CS공부 ) 데이터베이스 설계

정규화(Normalization)란 무엇이며, 제1 정규형(1NF), 제2 정규형(2NF), 제3 정규형(3NF)은?

관계형 데이터베이스에서 중요하다. 

	제1정규화	제2정규화	제3정규화
목표	테이블이 원자성을 만족해야 함 (각 칸에 하나의 값만 존재)	부분 함수 종속 제거 부분 함수 종속: composite primary key일 때 콜럼이 그중 하나의 키에만 종속될 때.	부분 함수 종속 제거 + 이행적 종속 제거 (기본 키가 아닌 컬럼 간 종속 제거)
필요한 전제 조건	없음	제1 정규형(1NF) 만족	제2 정규형(2NF) 만족
해결 방법	각 컬럼을 원자값(Atomic)으로 변환	복합키가 있는 테이블에서 일부 키에만 종속된 컬럼을 새로운 테이블로 이동	기본 키가 아닌 컬럼 간의 종속성을 분리
예제	한 개의 셀에 여러 개의 값이 들어가는 경우 분리	ProductName이 ProductID에만 종속됨 → Products 테이블로 분리	CategoryName이 CategoryID에 종속됨 → Categories 테이블로 분리

제1정규형

전

Orders Table:
+-----------+-----------+----------------+
| OrderID   | ProductID | ProductName    |
+-----------+-----------+----------------+
| 1         | 101       | Laptop, Chair  |
| 2         | 102       | Phone          |
+-----------+-----------+----------------+

후

Orders Table:
+-----------+-----------+----------------+
| OrderID   | ProductID | ProductName    |
+-----------+-----------+----------------+
| 1         | 101       | Laptop         |
| 2         | 102       | Phone          |
| 3         | 103       | Chair          |
+-----------+-----------+----------------+

 

제2정규형:

전

부분함수 종속성이 있는 학생 성적 테이블(StudentScores)

학생ID (StudentID)	과목 (Subject)	점수 (Score)	학생 이름 (StudentName)
101	수학	90	김철수
101	영어	85	김철수
102	국어	88	이영희
103	수학	95	박민준

이 테이블에서 기본키(Primary Key)는 StudentID, Subject의 조합이다.
즉, 한 학생(StudentID)이 여러 과목(Subject)의 성적을 가질 수 있기 때문에, 각 행을 고유하게 구분하기 위해 두 개의 컬럼이 기본키가 된다.

• Score(점수)는 (StudentID, Subject) 두 개의 키를 모두 알아야 결정됨 → 부분 함수 종속 아님
• StudentName(학생 이름)은 StudentID에 의해서만 결정됨. 즉, StudentName은 Subject와는 관계없이 StudentID에만 종속됨. 하지만 기본키는 (StudentID, Subject) 이므로 부분 함수 종속이 발생함

후(부분함수종속 제거를 위한 테이블 분리)

(1) 학생 정보 테이블 (Students)

학생ID (StudentID)	학생 이름 (StudentName)
101	김철수
102	이영희
103	박민준

(2) 성적 테이블 (Scores)

각 학생의 과목별 점수 정보만을 저장한다.

학생ID (StudentID)	과목 (Subject)	점수 (Score)
101	수학	90
101	영어	85
102	국어	88
103	수학	95

제3 정규형

제3정규형(3NF)은 제2정규형(2NF)을 만족하면서, 이행적 종속(Transitive Dependency)이 없는 상태를 의미한다. 

전

(1) Scores 테이블

학생ID (StudentID)	과목 (Subject)	점수 (Score)	학과 (Department)
101	수학	90	컴퓨터공학과
101	영어	85	컴퓨터공학과
102	국어	88	경영학과
103	수학	95	기계공학과

(2) Students 테이블

학생ID (StudentID)	학생 이름 (StudentName)
101	김철수
102	이영희
103	박민준

 

문제점: 이행적 종속 발생

• StudentID → 학과(Department) (학생 ID가 학과를 결정함 ✅)
• StudentID → 과목(Subject), 점수(Score) (학생 ID와 과목이 점수를 결정함 ✅)
• 하지만 학과(Department)는 StudentID에 의해 결정되므로, 과목(Subject)과 점수(Score)와는 직접적인 관계가 없다!
  • 즉, StudentID → Department 이고,
  • Department이 다른 속성과는 관계가 없으므로 이행적 종속이 발생한다.

후

이행적 종속을 없애기 위해 학과(Department) 정보를 별도의 테이블로 분리한다

학생ID (StudentID)	학생 이름 (StudentName)	학과ID (DepartmentID)
101	김철수	1
102	이영희	2
103	박민준	3

(2) Departments 테이블 (학과 정보 테이블)

학과ID (DepartmentID)	학과명 (DepartmentName)
1	컴퓨터공학과
2	경영학과
3	기계공학과

(3) Scores 테이블 (학생 성적 테이블)

학생ID (StudentID)	과목 (Subject)	점수 (Score)
101	수학	90
101	영어	85
102	국어	88
103	수학	95

 

데이터베이스 인덱스(Database Index)의 역할과 사용 방법에 대해 설명해 주세요.