データモデリング概論 I - リレーショナルデータモデルの基礎と実践
記事タイトル:
データモデリング概論 I - リレーショナルデータモデルの基礎と実践
目次:
はじめに
データモデリングの基本概念
2.1. 実体関連モデル（ER モデル）
2.2. 整合性制約リレーショナルデータモデルとは
3.1. リレーションの基本構造
3.2. リレーションの数学的表現データベース設計の基礎
4.1. 第1正規形（1NF）の重要性
4.2. 非正規リレーションとその問題点
4.3. 正規化によるデータ構造の改善データベース設計におけるキー制約
5.1. 主キーと候補キー
5.2. 弱実体集合と識別の仕組み繁化階層の概念
6.1. 一般化と特化
6.2. 実際の設計例結論と今後の展望
参考文献
本文:
1. はじめに
データベースは現代社会において欠かせない情報管理システムです。本記事では、データモデリングの基本からリレーショナルデータモデルの基礎、そしてデータ設計の実践方法について解説します。内容は、YouTubeの講義「データベース概論I」に基づいており、具体例と共に理解を深める構成になっています。
2. データモデリングの基本概念
2.1. 実体関連モデル（ER モデル）
ERモデルは、データベース設計の初期段階で用いられる概念的な枠組みです。「実体」(Entity) と「関連」(Relationship) を用いて、データの構造を視覚的に表現します。
2.2. 整合性制約
整合性制約は、データの一貫性を保つためのルールです。例えば、1対1、1対多、多対多の関係を明確にすることや、「参加制約」によって必須か任意かを決定します。
3. リレーショナルデータモデルとは
3.1. リレーションの基本構造
リレーショナルデータモデルは、データを「表形式」で表現します。行はタプル（実体または関係のインスタンス）、列は属性として定義されます。
3.2. リレーションの数学的表現
リレーションは、属性ごとのドメインの直積集合の部分集合として表現できます。これにより、データの一貫性と整合性を数学的に保証できます。
4. データベース設計の基礎
4.1. 第1正規形（1NF）の重要性
第1正規形は、リレーションの各属性が単一の値を持つことを要求します。これにより、データの冗長性が軽減され、整合性が向上します。
4.2. 非正規リレーションとその問題点
非正規リレーションは、リレーション内にリレーションを持つ構造です。これは、データの管理と操作を複雑にするため、一般的には回避されます。
4.3. 正規化によるデータ構造の改善
データの正規化は、非正規リレーションを分割して、データの一貫性と効率を向上させる手法です。これにより、冗長性を排除し、データの整合性を保証します。
5. データベース設計におけるキー制約
5.1. 主キーと候補キー
キーは、リレーション内の各タプルを一意に識別するために使用されます。主キーは、システム上の運用に最適化されたキーの一つを指します。
5.2. 弱実体集合と識別の仕組み
弱実体集合は、自身の属性では一意に識別できないエンティティです。この場合、他のエンティティの主キーと組み合わせて識別します。
6. 繁化階層の概念
6.1. 一般化と特化
繁化階層では、上位エンティティが持つ属性を下位エンティティが引き継ぎます。これにより、共通属性を効率的に管理できます。
6.2. 実際の設計例
例えば、「学生」エンティティの中から「TA（ティーチングアシスタント）」を特化し、特化された属性（担当科目など）を管理するケースを考えます。
7. 結論と今後の展望
データモデリングとリレーショナルデータモデルの基礎は、データベース設計の重要な柱です。次回は、より高度な設計技法やデータ操作について深掘りします。
参考文献:
リレーショナルデータベースの基礎（Codd, 1970年）
YouTube 講義「データベース概論I」
データベースシステム設計の実践ガイド（出版年不明）
データベース概論Ⅰ_4.データモデリング (2) / リレーショナルデータモデル (1) - YouTube https://www.youtube.com/watch?v=j16UAd8ZL-Q