기본키 (Primary Key)
- 테이블에 기본키는 하나만 만들수 있다
- 한 릴레이션에서 특정 튜플을 유일하게 구별할 수 있는 속성
- Null 값을 가질 수 없다
- 기본키로 정의된 속성에는 동일한 값이 중복되어 저장될 수 없다,
후보키 (Candidate Key)
- 릴레이션을 구성하는 속성들 중에서 튜플을 유일하게 식별할 수 있는 속성들의 부분집합을 의미한다.
- 모든 릴레이션은 반드시 하나 이상의 후보키를 가져야 한다.
- 릴레이션에 있는 모든 튜플에 대해서 유일성과 최소성을 만족시켜야한다.
대체키 (Alternate Key)
- 후보키가 둘 이상일 때 기본키를 제외한 나머지 후보키들을 말한다.
슈퍼키(Super Key)
- 슈퍼키는 한 릴레이션 내에 있는 속성들의 집합으로 구성된 키로서 릴레이션을 구성하는 모든 튜플 중 슈퍼키로 구성된 속성의 집합과 동일한 값은 나타내지 않는다.
- 릴레이션을 구성하는 모든 튜플에 대해 유일성은 만족하지만, 최소성은 만족시키지 못한다.
외래키(Foreign Key)
- 외래키는 참조되는 릴레이션의 기본키와 대응되어 릴레이션 간에 참조 관계를 표현하는데 중요한 도구로 사용된다.
- 외래키로 지정되면 참조 테이블의 기본키에 없는 값은 입력할 수 없다.
정규화란?
정규화(Normalization)의 기본 목표는 테이블 간에 중복된 데이타를 허용하지 않는다는 것이다. 중복된 데이터를 허용하지 않음으로써 무결성(Integrity)를 유지할 수 있으며, DB의 저장 용량 역시 줄일 수 있다.
이러한 테이블을 분해하는 정규화 단계가 정의되어 있는데, 여기서 테이블을 어떻게 분해되는지에 따라 정규화 단계가 달라지는데, 각각의 정규화 단계에 대해 자세히 알아보도록 하자.
제1 정규화
제1 정규화란 테이블의 컬럼이 원자값(Atomic Value, 하나의 값)을 갖도록 테이블을 분해하는 것이다. 예를 들어 아래와 같은 고객 취미 테이블이 존재한다고 하자.
위의 테이블에서 추신수와 박세리는 여러 개의 취미를 가지고 있기 때문에 제1 정규형을 만족하지 못하고 있다. 그렇기 때문에 이를 제1 정규화하여 분해할 수 있다. 제1 정규화를 진행한 테이블은 아래와 같다.
제2 정규화
제2 정규화란 제1 정규화를 진행한 테이블에 대해 완전 함수 종속을 만족하도록 테이블을 분해하는 것이다. 여기서 완전 함수 종속이라는 것은 기본키의 부분집합이 결정자가 되어선 안된다는 것을 의미한다.
예를 들어 아래와 같은 수강 강좌 테이블을 살펴보자.
이 테이블에서 기본키는 (학생번호, 강좌이름)으로 복합키이다. 그리고 (학생번호, 강좌이름)인 기본키는 성적을 결정하고 있다. (학생번호, 강좌이름) --> (성적)
그런데 여기서 강의실이라는 컬럼은 기본키의 부분집합인 강좌이름에 의해 결정될 수 있다. (강좌이름) --> (강의실)
즉, 기본키(학생번호, 강좌이름)의 부분키인 강좌이름이 결정자이기 때문에 위의 테이블의 경우 다음과 같이 기존의 테이블에서 강의실을 분해하여 별도의 테이블로 관리하여 제2 정규형을 만족시킬 수 있다.
제3 정규화
제3 정규화란 제2 정규화를 진행한 테이블에 대해 이행적 종속을 없애도록 테이블을 분해하는 것이다. 여기서 이행적 종속이라는 것은 A -> B, B -> C가 성립할 때 A -> C가 성립되는 것을 의미한다.
예를 들어 아래와 같은 계절 학기 테이블을 살펴보자.
기존의 테이블에서 학생 번호는 강좌 이름을 결정하고 있고, 강좌 이름은 수강료를 결정하고 있다. 그렇기 때문에 이를 (학생 번호, 강좌 이름) 테이블과 (강좌 이름, 수강료) 테이블로 분해해야 한다.
이행적 종속을 제거하는 이유는 비교적 간단하다. 예를 들어 501번 학생이 수강하는 강좌가 스포츠경영학으로 변경되었다고 하자. 이행적 종속이 존재한다면 501번의 학생은 스포츠경영학이라는 수업을 20000원이라는 수강료로 듣게 된다. 물론 강좌 이름에 맞게 수강료를 다시 변경할 수 있지만, 이러한 번거로움을 해결하기 위해 제3 정규화를 하는 것이다.
즉, 학생 번호를 통해 강좌 이름을 참조하고, 강좌 이름으로 수강료를 참조하도록 테이블을 분해해야 하며 그 결과는 다음의 그림과 같다.
BCNF 정규화
BCNF 정규화란 제3 정규화를 진행한 테이블에 대해 모든 결정자가 후보키가 되도록 테이블을 분해하는 것이다. 예를 들어 다음과 같은 특강수강 테이블이 존재한다고 하자.
특강수강 테이블에서 기본키는 (학생번호, 특강이름)이다. 그리고 기본키 (학생번호, 특강이름)는 교수를 결정하고 있다. 또한 여기서 교수는 특강이름을 결정하고 있다.
그런데 문제는 교수가 특강이름을 결정하는 결정자이지만, 후보키가 아니라는 점이다. 그렇기 때문에 BCNF 정규화를 만족시키기 위해서 위의 테이블을 분해해야 하는데, 다음과 같이 특강신청 테이블과 특강교수 테이블로 분해할 수 있다.
정규화의 장단점
정규화의 장점
- 데이터베이스 변경 시 이상 현상(Anomaly)을 제거할 수 있다.
- 정규화된 데이터베이스 구조에서는 새로운 데이터 형의 추가로 인한 확장 시, 그 구조를 변경하지 않아도 되거나 일부만 변경해도 된다.
- 데이터베이스와 연동된 응용 프로그램에 최소한의 영향만을 미치게 되어 응용프로그램의 생명을 연장시킨다.
정규화의 단점
- 릴레이션의 분해로 인해 릴레이션 간의 JOIN연산이 많아진다.
- 질의에 대한 응답 시간이 느려질 수도 있다. 데이터의 중복 속성을 제거하고 결정자에 의해 동일한 의미의 일반 속성이 하나의 테이블로 집약되므로 한 테이블의 데이터 용량이 최소화되는 효과가 있다.
- 따라서 데이터를 처리할 때 속도가 빨라질 수도 있고 느려질 수도 있다.
- 만약 조인이 많이 발생하여 성능 저하가 나타나면 반정규화(De-normalization)를 적용할 수도 있다.
총정리
슈퍼키 : 유일성을 만족
후보키 : 유일성과 최소성을 만족
기본키 : 후보키 중에서 기본키로 선택된 것
→ 자연키 또는 인조키 중에 골라 설정함
대체키 : 후보키 중에서 기본키로 선택받지 못한것
외래키 : 다른 테이블의 기본키를 참조하는 값으로 개체와의 관계를 식별함
제1정규화 : 한 셀에는 하나의 값만 있어야 하고, 반복되는 값은 별도의 행으로 분리한다.
제2정규화: 모든 비주요 속성이 기본 키 전체에 종속되도록 한다. (부분 종속성이 있는 경우, 이를 해결하기 위해 테이블을 분리한다.)
제3정규화: 모든 비주요 속성이 오직 기본 키에만 종속되도록 하여, 비주요 속성 간의 종속성을 제거한다.
BCNF: 제3정규형은 비주요 속성들이 기본 키(후보키)에만 종속 되면 만족한다. 하지만 BCNF는 모든 결정자가 후보 키여야 한다는 조건이 추가된다.
참고 자료
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