第 10 回データベース（ Database) （２００７／１２／１１版）

情報システム構築 第10回データベース（Database)（２００７／１２／１１版） • 参考書１９：増永良文、「リレーショナルデータベース入門（新訂版）」、サイエンス社２００７年１２月１３日情報システム構築第10回

データベースとは • データの重要性例：企業はデータに基づき、企業活動を行っている（セブンイレブンの躍進） • データベースの重要性 • 必要なデータが迅速に取り出せる • そのための仕組みが必要 • データの独立（データ処理することと切り離す）どういうデータがどういう形でほしいといったことと分離させておく • データのベース（基地）Data Base → Database 情報システム構築第10回

データベースの重要性 • ファイルシステムからデータベースプログラムから分離データのほうが長持ちする（データの内容ではなく、枠組み）→スキーム • データ（ベース）の一貫性（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ） • データベースの機密保護（ｓｅｃｕｒｉｔｙ）セキュリティ情報システム構築第10回

データベースの種類 • リレーショナル（関係）データベース最近では最も普及最も数学的（形式的）集合論が基礎となっているコッド博士１９７０年 • ネットワーク型データベース縦横にポインタ（チェイン、リンク）がはられている • 階層型データベースツリー状にポインタ（チェイン、リンク）がはられている • オブジェクト指向データベース最近のオブジェクト指向の考えを取り入れたデータベース形は階層型データベースに類似する情報システム構築第10回

モデリング • データベースとＤＢＭＳDBMS(Database Management System)：データを操作する（扱う）ためのソフトウェア例：Oracle、SQL Server、Access、PostgreSQL、MySQLデータベース：中身、内容例：企業データ、売上データ、成績データ • データと情報データ：数値や文字列情報：データに意味付けしたもの往々にして、混同して使われる情報システム構築第10回

モデリング • データモデル実世界をデータの世界で表現するもの実世界を記述する記号体系実世界データモデルの世界社員社員データ名前、生年月日、本給、作業時間、・・・・プロジェクトデータ予定表データ情報システム構築第10回

データモデリングの進め方 • データモデル概念モデル→論理モデル（Conceptual model) (Logical model) データモデル ANSI/X3/SPARC3層スキーマ概念モデル外部スキーマ論理モデル概念スキーマ相当内部スキーマ情報システム構築第10回

実体(entity) 実体型(entity type) 例学生１学生（型）総体として捉える全般に学生とはどういう属性をもっている学生２学生３・・・オブジェクト指向のクラスにあたる学生ｎデータモデリングの進め方 • 概念モデルの表現方法Ｅ－Ｒモデル（Ｅ－Ｒ図、実体ー関連モデル）Entity-Relationship model 情報システム構築第10回

関連(relation) 関連型(relation type) 例学生１、科目１履修（型）総体として捉える全般に学生と科目の間にはどういう属性をもっている学生１、科目２学生２、科目１・・・オブジェクト指向のクラスにあたる学生ｎ、科目ｍデータモデリングの進め方 • 概念モデルの表現方法Ｅ－Ｒモデル（Ｅ－Ｒ図、実体ー関連モデル）Entity-Relationship model 情報システム構築第10回

ＥＲ図 • 概念モデルの表現方法Ｅ－Ｒモデル（Ｅ－Ｒ図、実体ー関連モデル）Entity-Relationship model • 実体の表現長方形で表現実体型の名称学生実体型の属性学籍番号氏名住所または属性は楕円で付属させる情報システム構築第10回

ＥＲ図 • 概念モデルの表現方法Ｅ－Ｒモデル（Ｅ－Ｒ図、実体ー関連モデル）Entity-Relationship model • 関連の表現菱形で表現関連型の名称関連型の属性履修得点情報システム構築第10回

ＥＲ図 • ＥーＲモデルの図実体と関連を同一の図に表現する基数を書く（関連中心）関連を中心にして、結合される実体数を表記する科目数Ｎに対して学生数Ｍ（Ｎ，Ｍは具体的数値でなくてもよい、実際には増減する。）科目学生Ｎ履修Ｍ科目名単位数学籍番号氏名住所得点情報システム構築第10回

ＥＲ図 • ＥーＲモデルの図実体と関連を同一の図に表現する基数を書く（実体中心）実体を中心にして、関連付け先の実体の数の最小、最大を表記する最小結合度、最大結合度による表現（結合度：結合の数）１，Ｎ学科学生所属学科名教育目標学籍番号氏名住所年度１，１情報システム構築第10回

データモデルの表現方法 • 論理モデルの表現方法リレーショナルデータモデルネットワークデータモデルハイアラキカルデータモデル • ここでは、リレーショナルデータモデル（実際、一番普及している）表（テーブル）で表現する情報システム構築第10回

学生学籍番号学籍番号学生名住所学生学生名住所外部キー履修学籍番号科目名得点履修得点外部キー科目科目名科目名単位数科目単位数 • 実体ー関連図をリレーショナルスキーマに変換する例ＥＲからリレーションへ情報システム構築第10回

リレーショナルデータベース 実体型の名称科目（実体）学生（実体） • 表による表現実体も関連も表で表現実体型の属性実体型の属性実体型の属性履修（関連）情報システム構築第10回

主キー • 主キー候補キー • 属性の値（属性の値の組）がリレーションのタプルを一意的に特定（同定）できる属性（の組）「主キー」となりえる候補という意味 • 極小である属性の組が候補キーになっているとき、その属性のうち１つでも欠落したら、一意的特定ができなくなる • 最悪全属性の組み合わせが候補キーとなる（タプルの重複はないものとする：集合論）情報システム構築第10回

主キー 社員名がＡ川Ｂ夫であるタプル • 候補キー情報システム構築第10回

主キー • 主キー候補キーから１つ選ぶデータベース設計者がどの候補キー（属性）を第１に捉えるかによる • キー制約つねに主キーを構成する属性の値は空値とならない唯一識別能力（候補キーなので、当然）「つねに」：いかなる（時刻、インスタンス）でも • アンダーライン主キーを構成する属性にはアンダーラインを引く、納品（商品番号，顧客番号，納品数量）情報システム構築第10回

主キー 主キーＨ主キーＫ教員（実体）科目（実体） • １対多主キーはＨ主キーＨ担当（関連）前提：１つの科目を複数の教員で担当することはない情報システム構築第10回

主キー 主キーＨ主キーＫ科目（実体）学生（実体） • 多対多主キーは和集合Ｋ∪Ｈ主キーＫ ∪ Ｈ履修（関連）情報システム構築第10回

外部キー • 外部キー企業の総務関係データ • 社員（社員番号，社員名，給与，所属，・・） • 部門（部門番号，部門名，部門長，・・） • 所属は部門に登録されているものか空値 • 部門長は社員に登録されているものか空値 • 外部キー参照した先が主キーになっている • 外部キー制約情報システム構築第10回

外部キー PRIMARY KEY (社員番号），FOREIGN KEY(所属） REFERENCE 部門（部門番号） • 外部キー情報システム構築第10回

第1正規形 • 第1正規形(the first normal form, 1NF) • ドメインがシンプル • ある属性のドメインがドメインの直積ではないドメインのべき集合（値の集合）ではない • 要するに、単純なドメインである厳密に定義することは難しい • 入れ子型リレーションではないリレーションの属性値がリレーション • 正規化：正規形にすること • 注：ベキ集合とは部分集合の集合情報システム構築第10回

第1正規形 • 第１正規形 • リレーションとはドメインの直積空間（集合）での部分集合 • 直積空間（集合）で個別に識別できること • ドメインがシンプルとは、そのドメインがドメインの直積ドメインのベキ集合ドメインの直積のベキ集合 • シンプルなドメイン上で定義されたリレーションは第１正規形（first normal form, 1NF)各要素（タプル）が個別に識別できるになっていない情報システム構築第10回

第1正規形 • 第１正規形 • リピーティンググループ→ 第１正規形から排除レコードのフィールド値が値の集合（タプルの属性値） • 非第１正規形(non-first normal form)第１正規形でないリレーション入れ子型リレーション(nested relation)ともいう情報システム構築第10回

第1正規形 • 非（第１）正規形の例（属性が直積） • 上記の正規化情報システム構築第10回

第1正規形 • 非（第１）正規形の例（属性が集合） • 上記の正規化（集合を分ける）情報システム構築第10回

スキーマ • リレーショナルデータベーススキーマ • リレーショナルスキーマインスタンスとしてのリレーションの時間的に不変な構造的枠組み • リレーショナルデータベーススキーマ複数のリレーションの集まりインスタンスとしてのリレーショナルデータベースの時間的に不変な構造的枠組み情報システム構築第10回

スキーマ • リレーショナルデータベーススキーマ • データベーススキーマ名 • リレーションスキーマ（テーブル）定義×ｎ • ドメイン定義×ｎ • 一貫性制約定義 • 特権定義誰が、どのリレーションを読み書きできるか • ビュー定義、他仮想的なリレーション（物理的に格納されていないリレーション） • 表明、トリガ定義情報システム構築第10回

スキーマ • ＳＱＬでは • スキーマ定義言語(schema definition language) SDL • スキーマ操作言語(schema manipulation language) SML • として用意されている • 当然ながら、データベース操作言語(Database Manupulation Language)も用意されている情報システム構築第10回

スキーマ • 権限付与と剥奪 • リレーションレベルの権限GRANT INSERT,DELETE ON社員TO U008操作の種類テーブル名ユーザREVOKE INSERT,DELETE ON社員TO U008 • データベーススキーマレベルの権限CREATE SCHEMA 新しいスキーマAUTHORIZATION ユーザ情報システム構築第10回

ＳＱＬの歴史 • ＳＱＬのあゆみ（ＩＳＯ） • １９７０コッド博士の論文 • １９７４ＳＥＱＵＥＬ（ＩＢＭ：ＳｙｓｔｅｍＲ）(Structured English Query Language)（シーキュール） • １９７６ＳＥＱＵＥＬ２ • １９８２ＩＳＯにて標準化スタート • １９８７ＳＱＬ８７ • １９８９ＳＱＬ８９ • １９９２ＳＱＬ２＝ＳＱＬ９２ • １９９９ＳＱＬ３＝ＳＱＬ９９情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • データモデルの３つの要素構造記述一貫性制約の記述データ操作言語 • データ操作言語(Data Manipulation Language) DML • リレーショナルデータベース複数のリレーションの集まりリレーション：実体：実世界のデータ関連：データ間の関連情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • データベースとの相互作用 • 質問（ｑｕｅｒｙ）、問合せリレーショナルデータベースに質問して答えをもらう • 更新（ｕｐｄａｔｅ）タプルの削除タプルの追加タプルの属性値の修正 • 質問、問合せのほうが多く使用される • 問合せ機能の体系化情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • データ操作言語による問い合わせ • 給与が50以上の社員の社員名と所属情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • 結果リレーションの再帰性問い合わせした結果がまたリレーションになっている • 実リレーション、基本リレーションデータベースに格納されているリレーション • ビュー（仮想的なリレーション）格納されていないが、使用する上でリレーションを定義できる、それがビュー情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • 給与が50以上（選択） • 属性の社員名と所属のみ切り出す（射影）情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • データ操作言語データベースの中のデータを操作するための言語データを操作するとは、データの問合わせや更新を行うこと、すなわち、必要なデータをデータベースから入出力すること人データベースデータ操作プログラムｍａｉｎ（）情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • リレーショナル代数リレーショナルデータベースを操作するための方法（操作言語）リレーショナルデータ操作言語 • データ操作言語を代数とよぶ理由リレーショナルデータベースの場合、データ操作を集合論に基づく、代数的手法（すなわち数学的演算）で行うことができるので情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • リレーショナル代数の枠組（演算の種類） • ４つの集合演算 • 和集合演算 • 差集合演算 • 共通集合演算 • 直積集合演算 • ４つのリレーショナル代数の演算 • 射影演算 • 選択演算 • 結合演算 • 商演算情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • ８つの演算は必ずしも独立ではない • 例：共通集合を差集合で表すＲＳＳ－ＲＲ－ＳＲ∩ＳＲ∩Ｓ＝Ｒ－（Ｒ－Ｓ）情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • 結合演算は直積演算と選択演算 • 商演算は直積演算、射影演算、差演算 • リレーショナル代数は５つの演算（独立） • 和集合演算 • 差集合演算 • 直積演算 • 射影演算 • 選択演算情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • 和両立(union compatible) • リレーションＲ（Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ） • リレーションＳ（Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｍ） (1) ＲとＳの次数が等しいｎ＝ｍ (2) 各ｉ（１≦ｉ≦ｎ）ＡｉとＢｉのドメインが等しいdom(Ａｉ)＝dom(Ｂｉ) 情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • 和集合演算(union) • リレーションＲ • リレーションＳ • ＲとＳは和両立 • ＲとＳの和（和集合）とはＲ∪Ｓ＝｛ｔ｜ｔ∈Ｒ ∨ｔ∈Ｓ｝ • ∨は論理和をあらわす論理記号 • ｔ∈Ｒ ∨ｔ∈Ｓはｔを変数とする命題、すなわち述語（predicate) • リレーションはタプルを要素とする集合 • 結果リレーションの属性名のつけかた情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • 差集合演算(difference) • リレーションＲ • リレーションＳ • ＲとＳは和両立 • ＲとＳの差（差集合）とはＲーＳ＝｛ｔ｜ｔ∈Ｒ ∧ ┓(ｔ∈Ｓ）｝ • ∧は論理積、 ┓は否定をあらわす論理記号 • ｔ∈Ｒ ∧ ┓(ｔ∈Ｓ）はｔを変数とする命題、すなわち述語（predicate) • Ｒにあって、Ｓに属していないタプル情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • 共通集合演算(intersection) • リレーションＲ • リレーションＳ • ＲとＳは和両立 • ＲとＳの共通（共通集合）とはＲ∩Ｓ＝｛ｔ｜ｔ∈Ｒ ∧ ｔ∈Ｓ｝ • ∧は論理積をあらわす論理記号 • ｔ∈Ｒ ∧ ｔ∈Ｓはｔを変数とする命題、すなわち述語（predicate) • Ｒにも、Ｓに属しているタプル情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • 直積集合演算(direct product) • リレーションＲ（Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ） • リレーションＳ（Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｍ）（ｎとｍが等しくなくてもよい、ドメインは同じでなくてもよい） • ＲとＳの直積（直積集合）とはＲ×Ｓ＝｛（ｒ，ｓ）｜ｒ∈Ｒ ∧ ｓ∈Ｓ｝ｎ＋ｍ次のリレーション（ｒ，ｓ）はｎ＋ｍ項のタプル • ∧は論理積をあらわす論理記号 • ｒ∈Ｒ ∧ ｓ∈Ｓはｒ、ｓを変数とする命題、すなわち述語（predicate) 情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • 直積集合演算(direct product) • 結果リレーションの属性名どちらから来たものか明確にしておく必要がある（Ｒ、Ｓの中に同じ属性名がありうるので） • 修飾リレーションＲから来た属性ＡならＲ．Ａと表すリレーションＳから来た属性ＡならＳ．Ａと表す • ＲとＳが同じＲならば、左右を明示するＲをＲＬ、ＳをＲＲと書く情報システム構築第10回

データベース演算（操作） • 直積集合演算(direct product) 情報システム構築第10回

第 10 回データベース（ Database) （２００７／１２／１１版）