데이터베이스 4주차 스터디 정리

0. 면접 질문

• 이상 현상이 뭘까요?
• 삽입 이상(Insertion Anomaly)에 대해서 설명해주세요.
• 갱신 이상(Update Anomaly)에 대해서 설명해주세요.
• 삭제 이상(Deletion Anomaly)에 대해서 설명해주세요.
• 함수 종속성이 무엇인가요?
• 완전 함수적 종속은 뭔가요?
• 부분 함수적 종속은 뭔가요?
• 이행적 함수적 종속은 뭔가요?
• 정규화(Normalization)에 대해서 설명해주세요.
• 제 1 정규형에 대해서 설명해주세요.
• 제 2 정규형에 대해서 설명해주세요.
• 제 3 정규형에 대해서 설명해주세요.
• BCNF 정규형에 대해서 설명해주세요.
• 반정규화에 대해서 설명해주세요.

 

1. 이상 현상

• 개념: 데이터베이스 설계 시 발생할 수 있는 비정상적인 상황
• 주로 비정규화된 데이터베이스에서 발생하며, 데이터의 삽입, 갱신, 삭제 과정에서 일관성이 깨지거나 예상하지 못한 문제들이 발생하는 것을 의미
• 종류
  • 삽입 이상: 새 데이터를 삽입하기 위해 불필요한 데이터도 함께 삽입해야 하는 문제
  • 갱신 이상: 중복 튜플 중 일부만 변경하여 데이터가 불일치하게 되는 모순의 문제
  • 삭제 이상: 튜플을 삭제하면 꼭 필요한 데이터까지 함께 삭제되는 데이터 손실의 문제
• 데이터 정규화를 통해 해결 가능

 

삽입 이상

• 개념: 새 데이터를 삽입하기 위해 불필요한 데이터도 함께 삽입해야 하는 문제
• 특정 데이터를 삽입하기 위해 불필요한 정보도 함께 입력해야 하거나, 일부 데이터를 입력할 수 없는 상황이 발생 가능
• 예를 들어, 학생과 수업 정보를 하나의 테이블에 저장하는 경우, 학생이 아직 수업에 등록하지 않았지만 학생 정보를 삽입해야 할 때, 수업 정보가 없어서 데이터를 삽입하지 못하는 경우가 발생 가능

 

갱신 이상

• 개념: 중복 튜플 중 일부만 변경하여 데이터가 불일치하게 되는 모순의 문제
• 동일한 정보가 여러 곳에 중복 저장되어 있을 경우, 한 곳에서 데이터를 수정했을 때 다른 곳에서는 수정되지 않아 데이터 불일치가 발생 가능
• 예를 들어, Jeong이라는 ID를 가진 고객의 등급이 Silver일때, 이 고객의 장바구니에 담긴 상품이 1 3개가 있다고 해보자. 이때, 이 고객의 등급이 Gold로 바뀐다면, 이 고객의 장바구니에 있는 상품 각각의 고객의 등급 모두 Gold로 바뀌어야 한다. 한 테이블에서 등급을 변경했지만 다른 테이블에서는 변경되지 않으면 데이터가 일관되지 않음

 

삭제 이상

• 개념: 튜플을 삭제하면 꼭 필요한 데이터까지 함께 삭제되는 데이터 손실의 문제
• 특정 데이터를 삭제하려고 할 때, 의도하지 않은 다른 정보까지 함께 삭제되는 상황
• 예를 들어, 수업과 학생 정보를 하나의 테이블에 저장한 경우, 특정 수업을 삭제하려고 할 때 그 수업을 듣는 학생 정보까지 함께 삭제되는 상황이 발생가능 -> 해당 학생의 정보는 어디에서도 찾을 수 없는 데이터 손실이 발생

 

정규화의 필요성

• 이상현상이 발생하는 이유? 관련 없는 데이터들을 하나의 릴레이션에 모아두고 있기 때문
• 정규화를 통해 릴레이션을 분해하면 해결

 

2. 함수 종속성(Functional Dependency)

• 개념: 데이터베이스의 한 속성이 다른 속성에 의해 고유하게 결정되는 관계
• 테이블에서 속성 X가 속성 Y를 고유하게 결정할 수 있다면, 속성 Y는 속성 X에 함수적으로 종속되어 있다.
• 이를 수학적으로는 X→Y로 표현
• 이때, X를 결정자, Y를 종속자라 한다.
• 예시

ID	이름	등급
abc	Jeong A	Gold
def	Kim B	Silver
ghi	Park C	Gold
jkl	Lee D	Bronze

• 릴레이션이 위와 같을 때, ID가 이름을 결정한다고 볼 수 있다. 
• 주의점: 현재 시점에 릴레이션에 포함된 속성 값만으로 종속 관계를 판단하면 안 된다.
  • 속성 값은 계속 변할 수 있기에 -> 속성 자체의 의미를 기반으로 판단해야 한다.

 

완전 함수적 종속(Full FD)

• 어떤 속성이 기본 키의 모든 속성에 대해 함수적으로 종속되어 있는 경우
• 즉, 기본 키 전체를 필요로 하며, 그 중 일부만으로는 결정되지 않는다.
• 예를 들어, (학생 ID, 과목 코드)로 이루어진 기본 키에 대해 학생의 성적이 결정된다면, 성적은 (학생 ID, 과목 코드)에 완전 함수적으로 종속되어 있다.

 

부분 함수적 종속(Partial FD)

• 기본 키의 일부 속성에만 의존하여 결정되는 종속성
• 예를 들어, (학생 ID, 과목 코드)로 이루어진 기본 키에서 학생 이름이 결정되는 경우를 생각해보자, 학생 ID만으로 학생의 이름이 결정되기에 즉, 학생 이름은 (학생 ID)에만 의존하고 과목 코드에는 의존하지 않기 때문에 부분 함수적 종속이라고 한다.

 

이행적 함수적 종속(Transitive FD)

• A가 B를 결정하고, B가 C를 결정할 때, A가 C를 간접적으로 결정하게 되는 종속성
• 예를 들어, 학과 코드가 학과 이름을 결정하고, 학과 이름이 학과장 이름을 결정한다면, 학과 코드는 학과장 이름을 이행적으로 결정하는 것

 

3. 정규화(Normalization)?

• 개념
  • 데이터베이스 설계 과정에서 이상 현상을 최소화하고 데이터의 일관성을 유지하기 위해 데이터를 여러 개의 작은 테이블로 나누는 과정이다. 즉, 이상현상을 없애는 과정이다.
  • 따라서 정규화를 진행하면 즉, 정규형이 높아질수록 이상현상은 줄어든다.
  • 데이터 중복을 줄임으로써 무결성을 유지하고, 데이터 갱신 시 비정상적인 동작을 방지한다.
  • 차수가 높은 정규형에 속하는 릴레이션일수록 데이터 중복이 줄어 데이터 중복에 의한 이상 현상이 발생하지 않는 바람직한 릴레이션일 수 있지만, 릴레이션의 특성을 고려해서 적합한 정규형을 선택해야 한다.
• 장점
  • 데이터베이스 변경 시 이상 현상 제거 가능
  • 정규화된 데이터베이스 구조에서는 새로운 데이터 형의 추가로 인한 확장 시, 그 구조를 변경하지 않아도 되거나 일부만 변경해도 된다.
  • 데이터베이스와 연동된 응용 프로그램에 최소한의 영향
• 단점
  • 쿼리에 대한 응답 속도가 느려질 수 있다.
  • JOIN 연산이 많아진다. -> 반정규화로 해결 가능

 

제 1정규형

• 릴레이션에 속한 모든 속성의 도메인이 원자 값으로만 구성되어 있으면 제 1정규형에 속한다.
• 테이블 내의 모든 필드가 원자값으로만 이루어져 있어야 한다는 조건을 만족하는 정규형
• 즉, 테이블의 각 컬럼에 하나의 값만 존재해야 하며, 반복되는 그룹이나 중첩된 데이터 구조가 없어야 한다.
• 기본키가 아닌 속성들이 기본키에 부분함수 종속되어 있기 때문에 발생
• 아래 표에서 이벤트번호,당첨여부 라는 속성은 다중 값 속성이므로 이는 제1정규형의 제약조건을 만족하지 못한다.

ID	이벤트번호	당첨여부
Kim	A12,B13	Y,N
Lee	B11	N

 

제 2정규형

• 제 1 정규형을 만족하면서, 테이블 내의 모든 기본키가 아닌 속성이 기본 키에 대해 완전 함수적 종속성을 가져야 한다는 조건을 만족하는 정규형
• 부분 함수적 종속성을 제거하여, 기본 키의 일부에만 종속된 속성이 없어야 한다.
• 예시
  • 속성: ID, 이벤트번호, 등급, 할인율, 당첨여부
    • ID -> 등급, 할인율
    • 등급 -> 할인율
    • ID, 이벤트번호 -> 당첨여부
  • 고객 릴레이션과 이벤트 릴레이션으로 분해
  • 고객 릴레이션
    • ID -> 등급, 할인율
    • 등급 -> 할인율
  • 이벤트 릴레이션
    • ID, 이벤트번호 -> 당첨여부

 

제 3정규형

• 제 2 정규형을 만족하면서, 기본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 이행적 함수적 종속이 없어야 한다는 조건을 만족하는 정규형
• 이행적 함수 종속의 경우 X -> Y, Y -> Z 이면 X -> Z가 성립함을 의미
• 이를 해결하기 위해 X,Y 속성의 릴레이션과 Y,Z 속성의 릴레이션으로 분해
• 즉, 기본 키가 아닌 속성이 다른 비기본 속성을 결정하지 않도록 테이블을 구성

 

BCNF정규형

• 제 3 정규형을 만족하면서, 모든 결정자가 후보 키(candidate key)인 정규형
• 하나의 릴레이션에 여러 후보키가 존재할 경우, 제 3정규형까지 모두 만족하더라도 이상 현상이 발생 가능
• 후보키가 여러개인 릴레이션에서 발생할 수 있는 이상현상을 해결하기 위해 사용
• 제 3 정규형은 기본 키를 기준으로 종속성을 판단하지만, BCNF는 후보 키를 기준으로 종속성을 판단하여 데이터베이스를 더 엄격하게 정규화한다.
• 예시
  • 릴레이션에서 (학생번호, 과목)이 기본키로 지도교수를 알 수 있다고 하자, 그러나 지도교수를 알면 과목을 알 수 있으므로, 지도교수 → 과목 이 종속적이다.
  • 즉, 후보키 집합에 속하지 않은 결정자가 존재하므로 BCNF를 만족하지 않는다.

 

반정규형

• 성능 최적화를 위해 정규화된 데이터베이스 구조를 일부러 비정규화하는 과정
• 정규화된 구조는 데이터의 일관성과 무결성을 높이지만, 일부 경우 성능 저하를 초래할 수 있다. 따라서 성능을 개선하기 위해 데이터 중복을 허용하거나 테이블을 결합하는 방식으로 반정규화를 적용할 수 있다.

 

면접 피드백

• 조리있게 말을 하는데, 속도가 빨랐다.
• 나도 말하면서 내가 빠르다는걸 느꼈다...