[스터디3] 데이터베이스 - 05. ERD와 정규화 과정

목차

 

 

4.2 섹션 위주로 데이터베이스에 대해 정리하려고 합니다. 데이터베이스 과목을 수강하면서 공부했었는데, 정규화 과정이 헷갈리는 것 같아요.

4장 데이터베이스

4.1 데이터베이스의 기본

• 데이터베이스(DB: DataBase): 일정한 규칙, 규약을 통해 구조화되어 저장되는 데이터의 모음
• DBMS(DataBase Management System): 데이터베이스를 제어, 관리하는 통합 시스템
• 데이터베이스 위에 DBMS가 있고, 그 위에 응용 프로그램이 있는 구조로 데이터를 주고 받음.

▲ 데이터베이스와 DBMS

4.1.1 엔터티

• 엔티티(entity): 사람, 장소, 물건, 사건, 개념 등 여러 개의 속성을 지닌 명사
• 예) 회원 - 엔티티 / 속성 - 이름, 아이디, 주소, 전화번호 등
• A가 혼자서는 존재하지 못하고 B의 존재  여부에 따라 종속적인 경우 A는 약한 엔티티이고, B는 강한 엔티티임.

4.1.2 릴레이션

• 릴레이션(relation): 데이터베이스에서 정보를 구분하여 저장하는 기본 단위
• 데이터베이스는 엔티티에 관한 데이터를 릴레이션 하나에 담아서 관리함.
• 데이터베이스 종류
  1. 관계형 데이터베이스
     • 릴레이션 = 테이블
     • MySQL 구조는 레코드-테이블-데이터베이스로 이루어짐.
  2. NoSQL 데이터베이스
     • 릴레이션 = 컬렉션
     • MongoDB의 구조는 도큐먼트-컬렉션-데이터베이스로 이루어짐.

4.1.3 속성

• 속성(attribute): 릴레이션에서 관리하는 구체적이며 고유한 이름을 갖는 정보
• 속성들 중 서비스의 요구 사항을 기반으로 관리해야 할 필요가 있는 속성들만 엔티티의 속성이 됨.

4.1.4 도메인

• 도메인(domain): 릴레이션에 포함된 각각의 속성들이 가질 수 있는 값의 집합
• 예) 속성 - 성별 / 속성이 가질 수 있는 값 - {남, 여}

4.1.5 필드와 레코드

▲ 테이블 구조

• 예) 엔티티 - 회원 / 테이블 - member / 속성 - 이름, 아이디 등 / 필드 - name, ID, address 등
• 레코드(튜플): 테이블에 쌓이는 행(row) 단위의 데이터
• 필드 타입: 숫자, 날짜, 문자 타입 등
  1. 숫자 타입: TINYINT, SMALLINT, MEDIUMINT, INT, BIGINT 등
  2. 날짜 타입: DATE, DATETIME, TIMESTAMP 등
  3. 문자 타입: CHAR, VARCHAR, TEXT, BLOB, ENUM, SET 등

4.1.6 관계

• 데이터베이스에서 테이블은 여러 개가 있고, 여러 테이블은 관계화살표로 서로 관계가 정의되어 있음.
  • 1:1 관계
  • 1:N 관계
  • N:M 관계

▲ 관계화살표

4.1.7 키

• 키: 테이블 간의 관계를 조금 더 명확하게 하고 테이블 자체의 인덱스를 위해 설정된 장치
  1. 기본키(PK: Primary Key): 유일성과 최소성을 만족하는 키. 자연키 또는 인조키 중에 골라 설정함.
     • 자연키: 중복된 값을 제외하며 중복되지 않는 것을 자연스럽게 뽑다가 나오는 키
     • 인조키: 인위적으로 생성한 키
  2. 외래키(FK: Foreign Key): 다른 테이블의 기본키를 그대로 참조하는 값. 개체와의 관계를 식별함.
  3. 후보키(candidate key): 기본키가 될 수 있는 후보들. 유일성과 최소성을 동시에 만족하는 키
  4. 대체키(alternate key): 후보키가 두 개 이상일 경우 어느 하나를 기본키로 지정하고 남은 키
  5. 슈퍼키(super key): 각 레코드를 유일하게 식별할 수 있는 유일성을 갖춘 키

▲ 키 간의 관계

4.2 ERD와 정규화 과정

• ERD(Entity Relationship Diagram): 릴레이션 간의 관계들을 정의한 것

4.2.1 ERD의 중요성

• 장점: 관계형 구조로 표현할 수 있는 데이터를 구성하는 데 유용함.
• 단점: 비정형 데이터(미리 정의된 데이터 모델이 없거나, 미리 정의된 방식으로 정리되지 않은 정보)를 충분히 표현할 수 없음.

4.2.2 예제로 배우는 ERD

• 예) 승원 영업부서의 ERD
  • 요구사항
    • 영업사원은 0~n명의 고객을 관리함.
    • 고객은 0~n개의 주문을 넣을 수 있음.
    • 주문에는 1~n개의 상품이 들어감.
  • 책 정답
    • 사원 - 고객 - 주문 - 상품으로 ERD를 그림.
    • 아래 그림은 책과는 다르게 테이블 필드, 타입을 포함해 ERDCloud로 만듦.

▲ 승원 영업부서의 ERD

4.2.3 정규화 과정

• 정규화 과정: 릴레이션 간 잘못된 종속 관계로 인해 데이터베이스 이상 현상이 일어나서 이를 해결하거나, 저장 공간을 효율적으로 사용하기 위해 릴레이션을 여러 개로 분리하는 과정
  
  • 기본 정규형: 제1정규형, 제2정규형, 제3정규형, 보이스/코드 정규형
  • 고급 정규형: 제4정규형, 제5정규형
• 이상 현상: 데이터베이스가 잘못 설계되어 데이터를 추가, 삭제, 수정할 때 비효율적이거나 오류가 발생하는 현상. 데이터 중복, 불필요한 데이터 종속성, 불완전한 데이터 구조 등으로 인해 발생함.

정규형	설명	목표 및 이유
제1정규형(1NF)	릴레이션의 모든 도메인이 원자값(Atomic)으로만 구성되어야 함. 각 행마다 고유한 키가 있어야 함.	중복 최소화 및 데이터 무결성 향상. 각 필드가 하나의 값만을 가지도록 함으로써 데이터의 일관성 유지.
제2정규형(2NF)	1NF를 만족하고, 모든 비주요 속성이 기본키에 완전 함수적 종속인 상태	부분 함수의 종속성 제거를 통해 데이터의 중복을 줄이고, 데이터 구조의 효율성 증대.
제3정규형(3NF)	2NF를 만족하고, 모든 비주요 속성이 기본키에 이행적 함수 종속이 아닌 상태	이행적 함수 종속성 제거를 통해 데이터의 중복을 추가로 줄이고, 갱신 이상 방지.
보이스/코드 정규형(BCNF)	3NF를 만족하며, 모든 결정자가 후보 키인 상태	함수 종속성 제거를 통해 데이터 무결성 강화.
제4정규형(4NF)	BCNF를 만족하며, 모든 다치 종속을 제거한 상태	다치 종속으로 인한 데이터 중복 제거.
제5정규형(5NF)	4NF를 만족하며, 모든 조인 종속이 후보 키에만 의존하는 상태	조인을 통해 발생할 수 있는 불필요한 데이터 중복 제거.

 

이 글은 『 면접을 위한 CS 전공지식 노트 』 책을 학습한 내용을 정리한 것입니다.