정규화

1~3 정규화

수강신청 테이블이 존재한다.

학생번호	학생이름	수강과목
20191111	홍길동	선형대수
20191112	박길동	네트워크
20195555	급똥	인공지능

여기서 급똥이 네트워크를 수강하려고 한다면 어떻게 데이터를 추가 해야할까?

학생번호	학생이름	수강과목
2019555	급똥	인공지능, 네트워크

이렇게 등록한다면 데이터를 검색할 때, 조건식을 간단하게 사용하는 것이 아니라 %Like%를 사용하게 되면 성능저하 문제도 생기고 수정에 있어서도 복잡할 것이다.

• Like는 Full Scan 방식이기 때문에 많은 데이터에서 검색할 떄 비효율적이다.

그렇다면 어떻게 저장하는것이 좋을까

정규화란?

정규화란 DB의 데이터들의 중복을 제거하여 이상 현상(Anomaly)을 방지하는 기술이다.

데이터의 중복이 발생하면 무결성이 지켜지지 않을 것이다. 즉, 데이터의 정확성과 일관성이 지켜지고 데이터에 결함이 없는 상태, 데이터를 정확하고 일관되게 유지되지 않는다는 것이다.

이상 현상에는 갱신, 삽입, 삭제 이상이 있다.

정규화의 장점

• DB 변경 시 이상 현상 제거 가능

• 정규화된 DB는 구조의 확장성을 높이고 관리 효율성을 향상시킬 수 있다.

정규화 단점

• Join 연산이 많아지고 과하게 테이블을 분해하면 쿼리 성능 저하 발생 가능

  • 조인이 많아져 성능 저하가 발생한다면 반 정규화를 적용 할 수 있다.

제 1 정규형

많은 블로그들이 제 1 정규화를 “테이블의 컬럼이 원자값을 갖도록 분해하는 것” 이라고 적어놨다.

다른 말로는 각 컬럼은 하나의 속성만을 가지고 같은 종류나 타입의 값을 가져야한다.

쉽게 얘기하면 아래와 같이 “한 칸에 하나의 데이터”만 담으면 된다.

학생번호	학생이름	수강과목
20191111	홍길동	선형대수
20191112	박길동	네트워크
20195555	급똥	인공지능
20195555	급똥	네트워크

이 작업을 완료한 테이블을 제 1 정규형을 만족하는 테이블이라고 한다.

제 2 정규형

아래와 같이 테이블이 있다.

학생번호	학생이름	수강과목	진행시간
20191111	홍길동	선형대수	1.5h
20191112	박길동	네트워크	3h
20195555	급똥	인공지능	1h
20195555	급똥	네트워크	3h

하지만 여기에는 문제가 있다. 교수님이 네트워크 수업 진행시간을 2.5h로 변경하려고 하신다.

그렇다면 수강과목이 네트워크인 레코드를 찾아서 진행시간을 변경해야 한다.

근데 네트워크 수강 학생이 100명이라면, 모든 데이터를 일일이 수정해야 한다. 매우 귀찮고 오래 걸리는 작업이다. 이런 과정이 싫다면 제 2 정규화를 진행해서 해결할 수 있을것이다.

제 2 정규화란 제 1 정규화가 완료된 테이블에 대해 완전 함수 종속을 만족하도록 테이블을 분해하는 것 이라고 한다. (Partial Dependency를 제거한 테이블)

• 수강과목에 따라 진행시간이 정해지는 것처럼 복합키(번호 + 수강과목)에 종속된 컬럼이 있는데, 이것을 Partial Dependency가 있다고 한다.

쉽게 얘기하면 현재 테이블에서 관련없는 컬럼을 다른 테이블로 빼는 것을 얘기한다.

현재 테이블은 어떤 학생이 어떤 과목을 수강하는지에 대해 포커싱이 잡혀있다. 진행 시간을 나타내기 위한 테이블이 아니다. 따라서 진행시간은 현재 테이블 주제와 맞지 않기 때문에 다른 테이블로 빼버리라는 얘기다.

학생번호	학생이름	수강과목
20191111	홍길동	선형대수
20191112	박길동	네트워크
20195555	급똥	인공지능
20195555	급똥	네트워크

수강과목	진행시간
선형대수	1.5h
네트워크	3h
인공지능	1h

이렇게 과목 소개 Table을 만들어서 따로따로 기록을 하는것이다. 지금과 같이 현재 테이블에서 상관없는 주제를 다른 테이블로 빼는 작업을 제 2 정규화라고 하고, 작업이 완료된 테이블을 제 2 정규형이라고 한다.

• 제 2 정규형 : [수강], [과목 소개] 테이블

또, 2NF는 key가 composite key가 아니라면 대부분 2NF를 만족하지만 항상 그런것은 아니다.

장점과 단점도 존재한다.

장점

• 특정 과목의 진행 시간을 하나만 수정해도 전체 결과에 반영된다.

단점

• 급똥이 신청한 인공지능 과목 시간을 확인하려고 하는데 [수강] 이라는 테이블에서 확인이 불가능하다. 따라서 다른 테이블의 데이터를 가져와서 확인해야 한다. → 몽고DB, Redis와 같은 비관계형 DB들은 정규화 안하는 경우가 많다.

제 3 정규형

수강과목	진행시간	담당교수	연구실
선형대수	1.5h	나똑똑	101
네트워크	3h	젤똑똑	102
인공지능	1h	안똑똑	103
자료구조	1.5h	나똑똑	101

해당 테이블은 partial dependency가 없고 pk만 존재한다.

여기서 연구실 값을 살펴보면 PK와 전혀 연관이 없고 담당 교수라는 잔챙이 컬럼에만 종속이 되어있다.

이렇게 일반 컬럼에만 종속된 컬럼을 다른 테이블로 빼버리는 작업을 제 3 정규화라고 한다.

수강과목	진행시간	담당교수
선형대수	1.5h	나똑똑
네트워크	3h	젤똑똑
인공지능	1h	안똑똑
자료구조	1.5h	나똑똑

담당교수	연구실
나똑똑	101
젤똑똑	102
안똑똑	103
나똑똑	101

이렇게 완성된 테이블을 제 3 정규형이라고 한다.

나똑똑 교수의 연구실이 옮겨지고 만약 제 2 정규형까지만 진행되었더라면 일일이 전부 찾아서 수정을 해야한다.

하지만 제 3 정규화가 되었다면 하나만 수정하면 된다.

관계형 DB는 제 3 정규화까지 하는것이 좋다고 한다.