[DB] 01. 정규화 - 함수종속성, 이상현상, 정규화

1. 함수종속성

함수적 종속성은 속성들의 집합 두 개 사이의 제약조건입니다.

다시 말해 어떤 릴레이션의 속성 X와 Y가 있을때, 튜플 Y의 값이 X에 의해 결정되거나 종속된다는 것입니다. (X→Y)

 

또 이 함수 종속성은 세개로 나뉘는데,

완전 함수 종속 : 속성이 기본키에만 종속되고, 기본키가 여러 속성으로 구성된 경우 기본키의 모든 속성에 종속되는 경우. 

부분 함수 종속 : 기본키가 아닌 속성에 종속되거나, 기본키의 일부 속성에 종속된 경우.

이행 함수 종속 : (X→Y) 종속관계이고 (Y→Z) 종속관계일때 (X→Z)도 성립하는 경우.

 

EX)

학번	이름	학년	학과
2XXXX1234	김땡땡	1	소프트웨어
2XXXX1111	박땡땡	2	정보통신
2XXXX4321	최땡땡	3	전자
2XXXX5678	황땡땡	2	소프트웨어

대학생의 학생정보를 담은 이런 릴레이션이 있다고 했을때, 이름 학년 학과의 정보는 학번에 종속됩니다. (완전 함수 종속)

이름에도 종속되는게 아니냐 생각할 수도 있지만, 동명이인이 있어 아래와 같은 학생이 존재한다면 이름만 가지고선 학년과 학과 정보를 알 수 없습니다.

2XXXX1233

김땡땡

2

전자

따라서 이름은 종속관계를 가지지 않습니다.

 

 

과목번호	수업번호	과목명	강의실
S100	C100	데이터베이스	강의관 101
S100	C101	데이터베이스	강의관 102
S101	C102	자료구조	전자관 201
S102	C103	운영체제	전자관 202

대학교 강의 정보를 담은 위와 같은 릴레이션이 있다고 했을때 기본키는 수업번호입니다.

하지만 과목명은 과목번호만 알아도 알아낼 수 있습니다. (부분 함수 종속)

또한 강의실이 수업마다 배정된다면, 강의실도 수업번호에 부분 함수 종속이 됩니다.

 

 

2. 이상현상(Anomaly)

이상현상은 릴레이션 안에 같은 데이터가 불필요하게 중복되어 발생하는 현상으로 삽입이상, 삭제이상, 갱신이상의 세가지 종류가 있습니다.

 

위의 대학교 강의정보 릴레이션을 예로 들어서 설명하겠습니다.

 

다음 학기부터 새로운 과목인 [데이터사이언스]과목이 신설될 예정입니다. 하지만 아직 수요조사가 끝나지 않아 몇개의 강의가 열릴지 미정된 상태입니다. 그럼 우리는 이 과목을 릴레이션에 등록할때 두 개의 NULL값을 가지게 됩니다. 

S103

NULL

데이터사이언스

NULL

또한 강의가 여러개 열린다면 같은 내용의 튜플을 여러개 등록해야겠죠. (삽입이상)

 

 

운영체제 강의가 신청자 미달로 폐강되었다고 합시다. 우리는 릴레이션에서 운영체제 수업을 삭제했습니다.

과목번호	수업번호	과목명	강의실
S100	C100	데이터베이스	강의관 101
S100	C101	데이터베이스	강의관 102
S101	C102	자료구조	전자관 201
S102	C103	운영체제	전자관 202

수업이 없어졌을 뿐이지만, 과목번호와 과목명까지도 함께 삭제되었습니다. (삭제이상)

 

학과 교육과정의 변경으로 과목번호 S100에 해당하는 과목이 데이터베이스에서 [C언어 입문]으로 변경되었습니다.

우리는 과목번호가 S100인 모든 튜플을 찾아서 값을 바꿔주어야 합니다. 예시에선 해당되는 튜플이 단 두개 뿐이지만 수억개의 데이터가 들어있는 실제 사용되는 DB라면 어마어마한 추가 작업이 필요합니다.

 

 

3. 정규화

릴레이션에 정보가 중복저장되어 있다면 DB의 가용공간을 낭비할 뿐만 아니라 위에서 보았듯 이상현상이 발생합니다. 이런 문제를 방지하기 위해 정규화 과정을 거칩니다.

 

예를 들어 위의 강의정보 릴레이션을 정규화 한다면,

과목번호	과목명
S100	데이터베이스
S101	자료구조
S102	운영체제

 

수업번호	과목번호	강의실
C100	S100	강의관 101
C101	S100	강의관 102
C102	S101	전자관 201
C103	S102	전자관 202

이렇게 두개의 릴레이션으로 쪼갤 수 있습니다.

 

위에서 발생했던 이상현상들을 정규화된 후에 적용시켜 본다면, 새로운 과목을 신설할땐 과목 릴레이션에 S103 - 데이터사이언스 라는 튜플을 추가하면 됩니다. (삽입이상이 발생하지 않음)

또 수업이 폐강되는 경우에도 수업 릴레이션에서 해당하는 수업의 튜플만 지우면 됩니다. 그 수업의 과목정보는 과목 릴레이션에 그대로 남아있습니다. (삭제이상이 발생하지 않음)

과목명이 바뀌는 경우에도 과목 릴레이션에서 해당하는 정보 튜플 하나만 수정하면 그 과목의 수업이 몇개든 상관없이 수정이 완료됩니다.

 

 

 

정규화 단계에 대해선 다음 글로 설명하도록 하겠습니다.