ERD(Entity Relationship Diagram)란?
데이터베이스를 구축할 때 가장 기초적인 뼈대 역할을 하며, 릴레이션 간의 관계들을 정의한 것
만약 서비스를 구축한다면 가장 먼저 신경 써야 할 부분이며 이 부분을 신경 쓰지 않고 서비스를 구축한다면 단단하지 않은 골조로 건물을 짓는 것이나 다름없다.
ERD의 중요성
ERD는 시스템의 요구 사항을 기반으로 작성되며 이 ERD를 기반으로 데이터베이스를 구축한다. 데이터 베이스를 구축한 이후에도 디버깅 또는 비즈니스 프로세스 재설계가 필요한 경우에 설계도 역할을 담당하기도 한다.
하지만 ERD는 관계형 구조로 표혈할 수 있는 데이터를 구성하는 데 유용할 수 있지만 비정형 데이터를 충분히 표현할 수 없다는 단점이 있다.
비정형 데이터
비구조화 데이터를 말하며, 미리 정의된 데이터 모델이 없거나 미리 정의된 방식으로 정리되지 않은 정보를 말한다.
정규화 과정
정규화 과정은 릴레이션 간의 잘못된 종속 관계로 인해 데이터베이스 이상 현상이 일어나서 이를 해결하거나, 저장 공간을 효율적으로 사용하기 위해 릴레이션을 여러 개로 분리하는 과정이다.
데이터베이스 이상 현상이란 회원이 한 개의 등급을 가져야 하는데 세 개의 등급을 갖거나 삭제할 때 필요한 데이터가 같이 삭제되고, 데이터를 삽입해야 하는데 하나의 필드 값이 NULL이 되면 안되어서 삽입하기 어려운 현상을 말한다.
정규화 과정은 정규형 원칙을 기반으로 정규형을 만들어가는 과정이며, 정규화된 정도는 정규형(NF, Normal Form)으로 표현한다. 기본 정규형인 제1정규형, 제2정규형, 제3정규형, 보이스/코드 정규형이 있고 고급 정규형인 제4정규형, 제5정규형이 있다. 이 중 기본 정규형인 제1정규형, 제2정규형, 제3정규형, 보이스/코드 정규형을 알아보겠다.
정규형 원칙
정규형의 원칙이란 같은 의미를 표현하는 릴레이션이지만 좀 더 좋은 구조로 만들어야 하고, 자료의 중복성은 감소해야 하고, 독립적인 관계는 별개의 릴레이션으로 표현해야 하며, 각각의 릴레이션은 독립적인 표현이 가능해야 하는 것을 말한다.
제1정규형
릴레이션의 모든 도메인이 더 이상 분해될 수 없는 원자 값(atomic value)만으로 구성되어야 한다. 릴레이션의 속성 값 중에서 한 개의 기본키에 두해 두 개 이상의 값을 가지는 반복 집합이 있어서는 안 된다. 만약에 반복 집합이 있다면 제거해야 한다.
예를 들어 위처럼 릴레이션이 이루어져 있다면, 제1 정규형을 만족하지 못한다. 학번이 100인 학생의 과목 번호와 성적이 2개로 이루어져 있기 때문이다. 따라서 제1 정규형이 되려면 다음과 같이 속성 값을 분리해주어야 한다.
제2정규형
릴레이션이 제1정규형이며 부분 함수의 종속성을 제거한 형태를 말한다.
부분 함수의 종속성 제거란 기본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 완전 함수 종속적인 것을 말한다.
위 그림처럼 각 속성들이 모두 완전 함수 종속이 되도록 릴레이션을 분리시켜준다. 따라서 아래와 같이 릴레이션이 형성된다.
이 때 주의할 점은 릴레이션을 분해할 때 동등한 릴레이션을 분해해야 하고, 정보 손실이 발생하지 않는 무손실 분해로 분해되어야 한다는 것이다.
제3정규형
제2정규형이고 기본키가 아닌 모든 속성이 이행적 함수 종속(transitive FD)을 만족하지 않는 상태를 말한다.
이행적 함수 종속
A -> B와 B -> C가 존재하면 논리적으로 A -> C가 성립하는데, 이때 집합 C가 집합 A에 이행적으로 함수 종속이 되었다고 한다.
이렇게 이행적 함수 종속 관계에 있는 속성을 분리한다. 테이블로 나타내면 아래와 같다.
보이스/코드 정규형
보이스/코드 정규형(BCNF)은 제3정규형이고, 결정자가 후보키가 아닌 함수 종속 관계를 제거하여 릴레이션의 함수 종속 관계에서 모든 결정자가 후보키인 상태를 말한다.
결정자
함수 종속 관계에서 특정 종속자(dependent)를 결정짓는 요소, 'X -> Y'일 때 X는 결정자, Y는 종속자이다.
아래와 같은 제3 정규형을 만족하는 릴레이션이 있다고 가정하자. 한 교수당 하나의 수업만 맡는다고 가정한다.
모든 결정자는 항상 후보키가 되도록 릴레이션을 분해해주면 강한 제3 정규형, 즉 BCNF를 만족하게 된다.
출처
면접을 위한 CS 전공지식 노트
https://rebro.kr/160
