제 3 정규형이란?

🔷 3정규형(Third Normal Form, 3NF)이란?

---

✅ 정의

---

3정규형은 데이터베이스 정규화 과정에서 테이블이 이행적 종속(transitive dependency)을 제거하여 데이터 무결성을 보장하는 단계입니다. 이행적 종속이란 기본키(A)가 속성 B를 결정하고, B가 또 다른 속성 C를 결정(A → B, B → C)할 때, C가 A에 간접적으로 종속되는 경우를 말합니다. 3NF는 A가 C를 직접 결정해서는 안 된다는 철학을 바탕으로, 데이터 중복을 최소화하고 논리적 독립성을 유지합니다. 테이블이 3NF를 만족하려면 다음 조건을 충족해야 합니다:

• 1NF 조건: 테이블이 제1정규형을 만족해야 함(모든 속성이 원자값을 가짐).
• 2NF 조건: 테이블이 제2정규형을 만족해야 함(부분 함수 종속이 없음).
• 3NF 조건: 테이블에 이행적 종속이 없어야 함. 즉, 기본키가 아닌 속성이 다른 비기본키 속성에 종속되지 않아야 하며, 기본키가 비기본키 속성을 직접 결정하지 않도록 설계.

✅ 이행적 종속

---

🔷 이행적 종속의 정의

이행적 종속은 기본키(A)가 속성 B를 결정하고(A → B), B가 또 다른 속성 C를 결정(B → C)하는 경우입니다. 이로 인해 C는 A에 간접적으로 종속(A → C)되지만, 3NF는 A가 C를 직접 결정하지 않도록 요구합니다. 예를 들어, 학번 → 학과, 학과 → 학과_위치라면, 학번 → 학과_위치는 간접적 종속입니다.

🔷 왜 문제인가?

이행적 종속은 A가 C를 간접적으로 결정하게 되어 데이터 중복을 초래하고, 삽입/갱신/삭제 이상을 유발합니다. 이는 기본키가 모든 비기본키 속성을 직접 결정해야 한다는 데이터베이스 설계 철학을 위반하며, 데이터 무결성과 유지보수성을 해칩니다.

🔷 어떤 원칙/철학을 위반하는가?

이행적 종속은 데이터 무결성, 최소 중복성, 그리고 논리적 독립성을 위반합니다. A → B → C 구조에서 A가 C를 직접 결정하면, C는 A와 독립적으로 관리될 수 없으며, 불필요한 종속 관계로 인해 데이터 구조가 비효율적입니다. 3NF는 각 속성이 기본키에 직접 종속되어 독립적으로 관리되도록 보장합니다.

🔷 예시

❌ 1. 이행적 종속 위반 예시

테이블명: 학생정보
설계 의도: 학생의 학번, 이름, 학과, 학과 위치를 저장하려 했음.
실패 원인: 학번이 학과를 결정하고, 학과가 학과_위치를 결정하여 이행적 종속 발생.

학번 (PK)	이름	학과	학과_위치
S001	김철수	컴퓨터과	서울
S002	이영희	컴퓨터과	서울
S003	박민수	전자과	부산

• 문제 분석:
• 학번 → 학과, 학과 → 학과_위치로 인해 학번 → 학과_위치가 이행적 종속.
• 학번은 학과_위치를 직접 결정하지 않아야 하나, 현재 구조는 이를 위반.
• 컴퓨터과의 학과_위치(서울)가 중복 저장됨.

✅ 2. 이행적 종속 제거 예시

테이블명 1: 학생

학번 (PK)	이름	학과
S001	김철수	컴퓨터과
S002	이영희	컴퓨터과
S003	박민수	전자과

테이블명 2: 학과

학과 (PK)	학과_위치
컴퓨터과	서울
전자과	부산

• 해결: 학과_위치를 별도 테이블로 분리하여 학번이 학과_위치를 간접적으로 결정하지 않도록 함. 데이터 중복 감소 및 논리적 독립성 보장.

✅ 오해할 만한 것들

---

• A(기본키) → B → C
• 이 경우는 이행적 종속을 의미하며, A가 C를 간접적으로 결정하므로 3NF를 위반합니다.
• 예: 학번 → 학과 → 학과_위치. 학번은 학과_위치를 직접 결정해서는 안 됨.

• A(기본키) → B(기본키) → C
• 이 경우는 이행적 종속이 아님. B가 기본키라면 C는 A 또는 B에 독립적으로 종속될 수 있음.
• 예: 주문번호(PK) → 고객ID(PK) → 고객이름. 고객ID는 독립적인 키로, 고객이름을 직접 결정.

✅ 이상(Anomaly)

---

🔷 삽입 이상(Insertion Anomaly)

• 정의: 필요한 데이터를 삽입할 때, 불필요한 데이터도 함께 삽입해야 하는 경우.
• 원인: 이행적 종속으로 기본키가 특정 속성을 간접 결정.
• 예시:
• 테이블: 학생정보 (위반 예시 테이블 사용)
• 새로운 학과(예: 화학과, 대구)를 추가하려면, 학번과 이름을 포함한 학생 데이터가 필요.
• 문제: 학번이 학과_위치를 간접 결정하므로 학과 정보만 독립적으로 추가 불가능.

🔷 갱신 이상(Update Anomaly)

• 정의: 데이터를 갱신할 때, 동일한 정보가 여러 행에 중복되어 불일치가 발생.
• 원인: 이행적 종속으로 인해 기본키가 아닌 속성이 중복 저장.
• 예시:
• 학생정보 테이블에서 컴퓨터과의 학과_위치가 "서울"에서 "인천"으로 변경됨.
• 모든 컴퓨터과 행(S001, S002)을 갱신해야 하며, 일부만 갱신하면 불일치 발생.

🔷 삭제 이상(Deletion Anomaly)

• 정의: 특정 데이터를 삭제할 때, 의도치 않게 다른 중요한 데이터도 삭제됨.
• 원인: 기본키가 이행적 종속 속성을 간접 결정.
• 예시:
• 학생정보 테이블에서 학번 S003(전자과)을 삭제하면, 전자과의 정보(부산)도 삭제.
• 문제: 학과_위치가 학번에 간접 종속되어 독립적으로 유지 불가능.

✅ 해결 방법

---

🔷 정의

3NF로 정규화하려면 이행적 종속을 제거하여 기본키가 모든 비기본키 속성을 직접 결정하도록 테이블을 분해합니다.

• 기본키가 아닌 속성이 다른 비기본키 속성에 종속되지 않도록 분리.
• 각 테이블은 독립적인 엔터티를 나타내며, 외래키로 연결.
• 기본키가 간접적으로 속성을 결정하지 않도록 보장.

🔷 예시

원본 테이블: 학생정보 (위의 이행적 종속 위반 예시)

정규화 후:

1. 학생 테이블

학번 (PK)	이름	학과
S001	김철수	컴퓨터과
S002	이영희	컴퓨터과
S003	박민수	전자과

2. 학과 테이블

학과 (PK)	학과_위치
컴퓨터과	서울
전자과	부산

• 외래키: 학생 테이블의 학과는 학과 테이블의 학과를 참조.
• 효과: 학번이 학과_위치를 간접 결정하지 않도록 분리, 데이터 중복 제거, 이상 방지.

✅ 2NF와의 차이점

---

🔷 2NF 정의

• 2NF는 테이블이 부분 함수 종속(partial functional dependency)을 제거한 상태.
• 기본키의 일부 속성에 종속된 비기본키 속성이 없어야 함.

🔷 2NF와 3NF 차이점

• 2NF: 기본키의 부분에 종속된 속성을 제거(복합키 관련).
• 3NF: 기본키가 비기본키 속성을 간접적으로 결정하지 않도록 이행적 종속 제거.

🔷 예시

❌ 1. 2NF 위반 예시

테이블명: 수강정보
설계 의도: 학생의 수강 정보(학번, 과목, 강사)를 저장하려 했음.

학번 (PK)	과목 (PK)	강사
S001	데이터베이스	이교수
S001	알고리즘	박교수
S002	데이터베이스	이교수

• 문제:
• 기본키는 (학번, 과목)이지만, 강사는 과목에만 종속(부분 함수 종속).
• 데이터베이스 과목의 강사(이교수)가 중복 저장됨.

✅ 2. 2NF로 정규화

테이블 1: 수강

학번 (PK)	과목 (PK)
S001	데이터베이스
S001	알고리즘
S002	데이터베이스

테이블 2: 과목

과목 (PK)	강사
데이터베이스	이교수
알고리즘	박교수

• 효과: 부분 함수 종속 제거.

❌ 3. 3NF 위반 예시

테이블명: 주문정보

주문번호 (PK)	고객ID	고객등급
O001	C001	골드
O002	C002	실버

• 문제: 고객ID → 고객등급, 주문번호 → 고객ID이므로 주문번호 → 고객등급은 이행적 종속. 주문번호가 고객등급을 간접 결정.

✅ 4. 3NF로 정규화

테이블 1: 주문

주문번호 (PK)	고객ID
O001	C001
O002	C002

테이블 2: 고객

고객ID (PK)	고객등급
C001	골드
C002	실버

• 효과: 주문번호가 고객등급을 간접 결정하지 않도록 분리.

✅ 결론 및 요약

---

🔷 철학적 의의

3NF는 데이터베이스의 효율성, 무결성, 논리적 독립성을 보장합니다. 기본키가 비기본키 속성을 간접적으로 결정하지 않도록 설계함으로써 데이터 중복과 이상을 제거하고, 각 속성이 독립적으로 관리되도록 합니다. 이는 변화하는 요구사항에 유연하게 대응할 수 있는 설계를 제공합니다.

🔷 표로 내용 요약

항목	내용
정의	1NF, 2NF를 만족하고, 기본키가 속성을 간접 결정하지 않는 상태.
이행적 종속	A → B, B → C일 때, A가 C를 간접 결정. 중복과 이상 초래.
이상	- 삽입 이상: 불필요한 데이터 삽입 필요. - 갱신 이상: 중복 데이터로 불일치 발생. - 삭제 이상: 의도치 않은 데이터 손실.
해결 방법	이행적 종속 제거, 기본키가 속성을 직접 결정하도록 분리.
2NF와 차이	- 2NF: 부분 함수 종속 제거. - 3NF: 이행적 종속 제거, 간접 결정 방지.
철학적 의의	무결성, 최소 중복, 논리적 독립성 보장.

3NF는 기본키가 속성을 간접 결정하지 않도록 하여 데이터의 논리적 독립성과 효율성을 보장합니다.