[데이터베이스] 정규화(Normalization)란? (예시 포함)

정규화(Normalization) 란?

데이터베이스 정규화는 데이터 중복을 줄이고, 데이터 무결성을 유지하기 위해 테이블을 구조화는 과정입니다.

정규화 과정은 여러 단계로 나누어지며, 각 단계는 특정 문제를 해결하고 데이터베이스를 더 효율적으로 만듭니다.

여기서는 제1정규형(1NF), 제2정규형(2NF), 제3정규형(3NF)을 예시와 함께 자세히 설명하겠습니다.

 

제1정규형(1NF), 제2정규형(2NF), 제3정규형(3NF) 정리

제1정규형(1NF)	각 열은 원자값을 가져야 하며, 하나의 셀에 여러 값을 넣지 않습니다.
제2정규형(2NF)	기본 키의 일부에만 종속된 열(부분 종속성)을 제거
제3정규형(3NF)	기본 키가 아닌 열들이 서로 종속적이지 않도록, 이행적 종속성을 제거

 

제1정규화 (1NF: First Normal Form)

제1정규형의 목표는 각 열이 원자값을 갖도록 하는 것입니다.

즉, 각 열에는 단일값만이 포함되어야 하며, 중복된 열이나 여러 값이 하나의 셀에 포함되어 있어서는 안됩니다.

 

예시

비정규화된 테이블:

StudentID	StudentName	Subjects
1	Alice	Math, Physics
2	Bob	Chemistry, Biology

 

여기서 subjects 열에는 여러 과목들이 쉼표로 구분되어 있습니다.

이는 제1정규형을 위반하는 예입니다.

 

제1정규형으로 변환:

StudentID	StudentName	Subjects
1	Alice	Math
1	Alice	Physics
2	Bob	Chemistry
2	Bob	Biology

 

이제 각 셀에는 단일 값만 포함되며, subjects 열이 subject로 분리되어 학생과 과목 간의 관계가 개별 행으로 표현됩니다.

 

제2정규화 (2NF: Second Normal Form)

제2정규형의 목표는 부분적 함수 종속 제거하는 것입니다.

테이블에 제2정규형이 되기 위해서는 제1정규형을 만족해야 하며, 기본 키의 일부에만 종속적인 열이 없어야 합니다.

이는 테이블에서 여러 키를 가진 경우에 중요합니다.

부분적 함수 종속성 이란?
복합 기본 키(두 개 이상의 열로 구성된 기본 키)를 가진 테이블에서,
기본 키의 일부에만 종속된 비-기본 키 열이 존재하는 경우

 

예시

제1정규형 테이블:

StudentID	CourseID	StudentName	CourseName
1	101	Alice	Math
1	102	Alice	Physics
2	103	Bob	CHemistry

 

여기서 studentID 와 CourseID 가 복합 기본 키를 이루고 있습니다.

그러나 studentName 은 studentID 에만 종속되고, CourseName 은 CourseID에만 종속됩니다.

이것이 부분적 종속성입니다. 이는 제2정규형을 위반합니다.

 

제2정규형으로 변환

두 개의 테이블로 나누어 각 테이블이 부분 종속성을 제거합니다.

 

Students 테이블:

StudentID	StudentName
1	Alice
2	Bob

 

Courses 테이블:

CourseID	CourseName
101	Math
102	Phsics
103	Chemistry

 

Enrollment 테이블:

StudentID	CourseID
1	101
1	102
2	103

 

이제 StudentName 과 CourseName 은 기본 키의 일부에만 종속되지 않으며, 각각의 테이블은 제2정규형을 만족합니다.

 

제3정규화 (2NF: Second Normal Form)

제3정규형의 목표는 이행적 함수 종속 제거하는 것입니다.

테이블이 제3정규형이 되기 위해서는 제2정규형을 만족해야 하며, 기본 키가 아닌 열이 다른 기본 키가 아닌 열에 종속되어서는 안됩니다.

이행적 함수 종속성 이란?
기본 키가 아닌 열이 다른 기본 키가 아닌 열에 종속되는 경우

 

예시

제2정규형 테이블:

StudentID	CourseID	InstructorID	InstructorName
1	101	501	Dr. Smith
1	102	502	Dr. Jones
2	103	503	Dr. Brown

 

여기서 InstructorID 는 InstructorName 을 결정합니다.

InstructorName 은 InstructorID 에 종속되며, StudentID 와는 직접적인 종속 관계가 없습니다.

즉, InstructorID 가 기본 키가 아님에도 불구하고 InstructorName 은 InstructorID 에 의해 결정됩니다.

이는 이행적 종속성입니다.

 

제3정규형으로 변환:

다시 테이블을 나눕니다.

 

Instructors 테이블:

InstructorID	InstructorName
501	Dr. Smith
502	Dr. Jones
503	Dr. Brown

 

Enrollments 테이블:

StudentID	CourseID	InstructorID
1	101	501
1	102	502
2	103	503

 

에 InstructorName 은 InstructorID 와 같은 테이블에 위치해 있어, 이행적 종속성이 제거되었고 제3정규형을 만족합니다.