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データベースシステム論
2016年度 後期 水曜 1・2時限 情24教室
担当:横山昌平
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 1p.
講義計画
• 関係データベースの歴史と基本概念
• SQLの基礎と応用(演習を含めつつ)
• データベースの設計と構成
• SQL問い合わせ処理とそれを支える技術
• 関係データモデル以外のデータベース
データベースシステム論 第 回2016 ...
データベースシステム論
第4回 関係代数(後半-結合演算・集約演算)
+SQL基礎
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 3p.
先週やった関係演算のまとめ
• 選択 σ条件式(R)
• 射影 π属性リスト(R)
• 集合和 R∪S
• 集合差 R-S
• 集合積 R∩S
• 直積 R×S
• 商 R÷S
• リネーム ρ(label←名前)R
データベースシステム論 第...
結合演算
• クロス結合(cross join) = 直積
• Θ結合, 等結合(Θ-join, equijoin)
• 自然結合(natural join)
• 準結合(半結合,semijoin)
• アンチ結合(antijoin)
• 外部...
Θ結合, 等結合
• リレーションRとSの属性rとsを演算子Θにて評
価して結合する演算子
• R ⨝rΘsS
• Θは[<,≤,=, ≥,>]のどれか
• Θが「=」の場合等結合、それ以外は不等結合
データベースシステム論 第 回2016 [...
等結合 - 例
• 両リレーションを産地IDで等結合
• wine ⨝産地ID=産地ID vineyard
• SELECT * FROM
wine INNER JOIN vineyard
ON wine.産地ID = vineyard.産地I...
等結合 - 例
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 8p.
ワインID 名前 産地ID 価格
1 シャブリ A 2400
2 ジュヴレシャンベルタン A 3000
3 サンテミリオン B 5800
4 オーメドック B 2200...
不等結合 - 例
• 各ユーザが買えるワインのリストを表示
• ワイン⨝価格≤金額 財布
• SELECT * FROM
wine INNER JOIN vineyard ON 価格 <= 金額;
データベースシステム論 第 回2016 [ 4...
不等結合 - 例
• 各ユーザが買えるワインのリストを表示
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 10p.
ワインID 名前 産地ID 価格
1 シャブリ A 2400
2 ジュヴレシャンベルタン A 3000
3 サンテミリオン...
自然結合
• 自然結合とはリレーションRとSに対して等結
合した結果から重複を除去したものである。
• R ⨝S
• R NATURAL JOIN S
• 等結合結果に行の重複が無い場合は自然結合で
あるといえる。
データベースシステム論 第 ...
準結合
• 準結合とはリレーションRとSの自然結合結果
から、Sにのみ存在する属性を射影演算にて除
去する演算である。
• R⋉S
• SQLは結合と射影の組み合わせで表現する
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 12p.
ワイ...
アンチ結合
• アンチ結合はリレーションRからSに存在する
行を除去したものである。
• R ▷ S
• NOT EXISTS句, NOT IN句等で実現
• 「R」と「RとSを準結合した結果」の集合差に
等しい。
• (R-(R⋉S))
デー...
外部結合
• 左外部結合 R⟕条件式S
• 右外部結合 R⟖条件式S
• 完全外部結合 R⟗条件式S
• 条件により対応付けられた行のみを対象とする
これまでの結合に対して、対応付けられない行
も含めて返す結合演算。存在しない属性値は
NULL...
左外部結合 - 例
• wineとvineyardを産地IDで(等価)左外部結合
• wine⟕産地ID=産地IDvineyard
• SELECT * FROM
wine LEFT OUTER JOIN vineyard
ON wine.産地...
左外部結合 - 例
• wineとvineyardを産地IDで外部結合
• wine⟕産地ID=産地IDvineyard
• SELECT * FROM
wine INNER JOIN vineyard
ON wine.産地ID = viney...
右外部結合 - 例
• wineとvineyardを産地IDで(等価)右外部結合
• wine ⟖産地ID=産地IDvineyard
• SELECT * FROM
wine RIGHT OUTER JOIN vineyard
ON wine....
右外部結合 - 例
• wineとvineyardを産地IDで(等価)右外部結合
• wine⟕産地ID=産地IDvineyard
• SELECT * FROM
wine INNER JOIN vineyard
ON wine.産地ID = ...
完全外部結合 - 例
• wineとvineyardを産地IDで(等価)右外部結合
• wine ⟗産地ID=産地IDvineyard
• SELECT * FROM
wine FULL OUTER JOIN vineyard
ON wine....
完全外部結合 - 例
• wineとvineyardを産地IDで外部結合
• wine⟕産地ID=産地IDvineyard
• SELECT * FROM
wine INNER JOIN vineyard
ON wine.産地ID = vine...
自己結合
• 同じリレーション同士を結合する事
• 推薦ワインの名前を出すには自己結合をする。
• (ρAwine) ⨝推薦ワインID=ワインID (ρBwine)
• SELECT * FROM
wine as A INNER JOIN wi...
集約演算
• 集約演算は指定された属性の値に対して集約関
数(COUNT, SUM, MIN, MAX, AVG等)を適用し,
属性値と関数値からなるタプルを結果とする。
以下のような式で記述する。
• グルーピング属性 ΑF
関数リスト(R)...
集約演算 - 例
• ワイン価格の平均値が知りたい
• γAVG(価格) (wine)
• SELECT AVG(価格) FROM wine;
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 23p.
ワインID 名前 産地 品種 色 タイ...
グルーピング
• 集約演算と同時に使われる事が殆どである。
• 集約演算のみを適用した場合、リレーション全
体の集約を行うが、属性値毎に集約したい場合
はグルーピング属性を指定する。
• γL (R)
• ここでLの取りうる値
• 集約関数(属...
集約演算 - 例2
• 各色のワインの一番古いビンテージは?
• γ色, MIN(ビンテージ) (wine)
• SELECT 色,MIN(ビンテージ) FROM wine GROP BY 色;
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ...
集約関数
• 基本的な関数
• Avg(属性) 平均値
• Count(*) 行数
• max(属性) ,min(属性) 最大最小値
• sum(属性) 合計
• 統計処理用
• corr(属性1, 属性2) 相関係数
• stddev_sam...
整列演算
• 整列演算とはリレーションRについて,それに
属する属性rに基づいて整列(sort)する演算。一
般系は以下のように表される。
• τr(R)
• 複数の属性を指定する事もできる。
• τr1,r2,r3(R)
• この演算子が唯一...
セット・バッグ・リスト
• とりあえず以下の三点をおさえましょう
• 関係代数はセット(集合)を扱う理論体系として生ま
れました。
• しかしながら現実のRDBとSQLはバッグを扱う事に
最適化しています。
• そして整列演算のみがバッグをリス...
セット・バッグ・リストの違い
• セット:値の重複を許さない
• {1,3,4,5}
• バッグ:値の重複が許される
• {1,1,3,3,4,4,5,5}
• セットもバッグの一種である
• リスト:値に順番がある
• [1→5 →2 →1]...
重複除去演算
• バッグであるリレーションRから重複するタプ
ルを取り除いて結果をセットにする演算。一般
系は以下のようになる。
• δ(R)
• この演算はリレーションがバッグを取りうる時
のみ意味を持つ。
• ただし、現実のRDBは殆ど(全...
重複除去演算 - 例
• δ(π産地(wine))
• SELECT DISTINCT 産地 FROM wine;
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 31p.
ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビンテージ 価格
1 シ...
問い合わせ Query
• 複数の関係演算を組み合わせて、リレーション
から目的の情報を抽出する事。
• 問い合わせは関係代数式で表される。
• 関係代数式は以下の二つのうちのどれかである。
• リレーション
• 関係代数式に対する関係演算
•...
問い合わせ - 例 (代数式)
• π名前, 産地, ビンテージ, 価格(σ 色=’白’ AND 種類= ’スティ-ル’(wine))
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 33p.
選択演算
射影演算
リレーションwineから、...
問い合わせ - 例 (SQL)
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 34p.
• π名前, 産地, ビンテージ, 価格(σ 色=’白’ AND 種類= ’スティ-ル’(wine))
ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビン...
では、やっと・・・ですが
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 35p.
S Q L を
学ぼう
SQLとは
• 関係データベースに対するコマンド
• 宣言型のプログラミング言語
• その主な役割から問い合わせ言語とも呼ばれる
• 現在ではISOが標準化を担当している
• SQL86, SQL89, SQL92, SQL:1999, SQL...
SQLの歴史
• もともとIBMのデータベース研究(SYSTEM R)
の中で、問い合わせ言語SEQUEL(Structured
English Query Language)として開発された。
• その歴史的な経緯もあり、SQLは『エス・
キ...
SQLの歴史
• もともとIBMのデータベース研究(SYSTEM R)
の中で、問い合わせ言語SEQUEL(Structured
English Query Language)として開発された。
• その歴史的な経緯もあり、SQLは『エス・
キ...
SQLの役割と主なコマンド
• データ定義言語
• テーブルの作成 (CREATE TABLE)
• ビューの作成 (CREATE VIEW)
• データ操作言語
• タプルの挿入・削除・変更 (INSERT, DELETE, UPDATE)
...
SQLの機能
• トリガと高度な完全性制約: トリガはデータベースが更新される
ときに、指定された条件を満たせば必ず起動されるアクションで
ある。さらに複数のテーブルにまたがるような複雑な完全性制約
も指定できる。
• 埋め込みSQL・動的SQ...
REINDEX インデックスを再構築する
RELEASE SAVEPOINT -- 設定済みのセーブポイントを破棄する
RESET -- 実行時パラメータの値をデフォルト値に戻す
REVOKE -- アクセス権限を取り消す
ROLLBACK -...
この講義で特に扱うのは…
•SELECT
•DELETE
•UPDATE
•CREATE TABLE/VIEW
•BEGIN/COMMIT/ROLLBACK
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 42p.
※今日は頭出しという事で...
SELECT文の仕様(PostgreSQL)
SELECT [ ALL | DISTINCT [ ON ( expression [, ...] ) ] ]
* | expression [ [ AS ] output_name ] [, .....
問題:3000円未満のワイン
SELECT * FROM wine
WHERE 価格 < 3000;
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 44p.
ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビンテージ 価格
1 シャブリ ブルゴ...
問題:3000円未満のワイン(値段順)
SELECT * FROM wine
WHERE 価格 < 3000
ORDER BY 価格 ASC;
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 45p.
ワインID 名前 産地 品種 色 タイ...
次回予告
第5回 PostgreSQLのインストール
データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 46p.
第5回 PostgreSQLのインストール
• 以後演習として講義中に使用するPostgreSQL
をダウンロードしインストールとテストを行い
ます。
• 必ず学内ネットワークに接続できるPCを準備
してください。
• 予習
• 対応箇所:無し...
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データベースシステム論04 - 関係代数(後半)

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静岡大学情報学部「データベースシステム論」講義スライド
第4回:関係代数(後半)

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データベースシステム論04 - 関係代数(後半)

  1. 1. データベースシステム論 2016年度 後期 水曜 1・2時限 情24教室 担当:横山昌平 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 1p.
  2. 2. 講義計画 • 関係データベースの歴史と基本概念 • SQLの基礎と応用(演習を含めつつ) • データベースの設計と構成 • SQL問い合わせ処理とそれを支える技術 • 関係データモデル以外のデータベース データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 2p. ※現時点での予定です。進捗に応じて変更します。 27Apr. 20Apr. 13Apr. 25May 18May 11May 1June 8June 29June 22June 20July 13July 6July 27July
  3. 3. データベースシステム論 第4回 関係代数(後半-結合演算・集約演算) +SQL基礎 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 3p.
  4. 4. 先週やった関係演算のまとめ • 選択 σ条件式(R) • 射影 π属性リスト(R) • 集合和 R∪S • 集合差 R-S • 集合積 R∩S • 直積 R×S • 商 R÷S • リネーム ρ(label←名前)R データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 4p. 結合律と可換律 集合和、集合積、直積は以下の結合律と 可換律を満たす演算である。 • 結合律:A●(B●C)=(A●B)●C • 可換律:A●B=B ●A ※●は演算子(∪,∩, ×)
  5. 5. 結合演算 • クロス結合(cross join) = 直積 • Θ結合, 等結合(Θ-join, equijoin) • 自然結合(natural join) • 準結合(半結合,semijoin) • アンチ結合(antijoin) • 外部結合 • 左外部結合, 右外部結合, 完全外部結合 • (left outer join, right outer join, full outer join) • 加えて結合条件として等価・不等化をとりうる データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 5p. 二つのテーブルを横方向にガチャンとくっつける演算 ↑外部結合に対して内部結合と呼ばれる
  6. 6. Θ結合, 等結合 • リレーションRとSの属性rとsを演算子Θにて評 価して結合する演算子 • R ⨝rΘsS • Θは[<,≤,=, ≥,>]のどれか • Θが「=」の場合等結合、それ以外は不等結合 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 6p.
  7. 7. 等結合 - 例 • 両リレーションを産地IDで等結合 • wine ⨝産地ID=産地ID vineyard • SELECT * FROM wine INNER JOIN vineyard ON wine.産地ID = vineyard.産地ID; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 7p. ワインID 名前 産地ID 価格 1 シャブリ A 2400 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 3 サンテミリオン B 5800 4 オーメドック B 2200 5 サンセール C 2800 6 シャンパン D 4000 7 十勝 F 2000 産地ID 産地 A ブルゴーニュ B ボルドー C ロワール D シャンパーニュ E チリ wine vineyard
  8. 8. 等結合 - 例 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 8p. ワインID 名前 産地ID 価格 1 シャブリ A 2400 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 3 サンテミリオン B 5800 4 オーメドック B 2200 5 サンセール C 2800 6 シャンパン D 4000 7 十勝 F 2000 産地ID 産地 A ブルゴーニュ B ボルドー C ロワール D シャンパーニュ E チリ wine vineyard ワインID 名前 産地ID 価格 産地 1 シャブリ A 2400 ブルゴーニュ 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 ブルゴーニュ 3 サンテミリオン B 5800 ボルドー 4 オーメドック B 2200 ボルドー 5 サンセール C 2800 ロワール 6 シャンパン D 4000 シャンパーニュ • 両リレーションを産地IDで等結合
  9. 9. 不等結合 - 例 • 各ユーザが買えるワインのリストを表示 • ワイン⨝価格≤金額 財布 • SELECT * FROM wine INNER JOIN vineyard ON 価格 <= 金額; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 9p. ワインID 名前 産地ID 価格 1 シャブリ A 2400 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 3 サンテミリオン B 5800 4 オーメドック B 2200 5 サンセール C 2800 6 シャンパン D 4000 7 十勝 F 2000 ユーザID 金額 山田 2300 横山 3000 ワイン 財布
  10. 10. 不等結合 - 例 • 各ユーザが買えるワインのリストを表示 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 10p. ワインID 名前 産地ID 価格 1 シャブリ A 2400 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 3 サンテミリオン B 5800 4 オーメドック B 2200 5 サンセール C 2800 6 シャンパン D 4000 7 十勝 F 2000 ユーザID 金額 山田 2300 横山 3000 ワイン 財布 ワインID 名前 産地ID 価格 ユーザID 金額 1 シャブリ A 2400 横山 3000 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 横山 3000 4 オーメドック B 2200 山田 2300 4 オーメドック B 2200 横山 3000 5 サンセール C 2800 横山 3000 7 十勝 F 2000 横山 2000 7 十勝 F 2000 山田 2000
  11. 11. 自然結合 • 自然結合とはリレーションRとSに対して等結 合した結果から重複を除去したものである。 • R ⨝S • R NATURAL JOIN S • 等結合結果に行の重複が無い場合は自然結合で あるといえる。 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 11p. ワインID 名前 産地ID 価格 産地 1 シャブリ A 2400 ブルゴーニュ 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 ブルゴーニュ 3 サンテミリオン B 5800 ボルドー 4 オーメドック B 2200 ボルドー 5 サンセール C 2800 ロワール 6 シャンパン D 4000 シャンパーニュ
  12. 12. 準結合 • 準結合とはリレーションRとSの自然結合結果 から、Sにのみ存在する属性を射影演算にて除 去する演算である。 • R⋉S • SQLは結合と射影の組み合わせで表現する データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 12p. ワインID 名前 産地ID 価格 産地 1 シャブリ A 2400 ブルゴーニュ 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 ブルゴーニュ 3 サンテミリオン B 5800 ボルドー 4 オーメドック B 2200 ボルドー 5 サンセール C 2800 ロワール 6 シャンパン D 4000 シャンパーニュ ワインID 名前 産地ID 価格 産地ID 産地⋉
  13. 13. アンチ結合 • アンチ結合はリレーションRからSに存在する 行を除去したものである。 • R ▷ S • NOT EXISTS句, NOT IN句等で実現 • 「R」と「RとSを準結合した結果」の集合差に 等しい。 • (R-(R⋉S)) データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 13p. ワインID 名前 産地ID 価格 7 十勝 F 2000
  14. 14. 外部結合 • 左外部結合 R⟕条件式S • 右外部結合 R⟖条件式S • 完全外部結合 R⟗条件式S • 条件により対応付けられた行のみを対象とする これまでの結合に対して、対応付けられない行 も含めて返す結合演算。存在しない属性値は NULLという値で表現される。 • 行数は両リレーションの内部結合で得られる行 数に加えて、条件が対応しない行(右,左,or両方) を足したものになる。 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 14p.
  15. 15. 左外部結合 - 例 • wineとvineyardを産地IDで(等価)左外部結合 • wine⟕産地ID=産地IDvineyard • SELECT * FROM wine LEFT OUTER JOIN vineyard ON wine.産地ID = vineyard.産地ID; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 15p. ワインID 名前 産地ID 価格 1 シャブリ A 2400 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 3 サンテミリオン B 5800 4 オーメドック B 2200 5 サンセール C 2800 6 シャンパン D 4000 7 十勝 F 2000 産地ID 産地 A ブルゴーニュ B ボルドー C ロワール D シャンパーニュ E チリ wine vineyard
  16. 16. 左外部結合 - 例 • wineとvineyardを産地IDで外部結合 • wine⟕産地ID=産地IDvineyard • SELECT * FROM wine INNER JOIN vineyard ON wine.産地ID = vineyard.産地ID; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 16p. ワインID 名前 産地ID 価格 1 シャブリ A 2400 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 3 サンテミリオン B 5800 4 オーメドック B 2200 5 サンセール C 2800 6 シャンパン D 4000 7 十勝 F 2000 産地ID 産地 A ブルゴーニュ B ボルドー C ロワール D シャンパーニュ E チリ wine vineyard ワインID 名前 産地ID 価格 産地ID 産地 1 シャブリ A 2400 A ブルゴーニュ 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 A ブルゴーニュ 3 サンテミリオン B 5800 B ボルドー 4 オーメドック B 2200 B ボルドー 5 サンセール C 2800 C ロワール 6 シャンパン D 4000 D シャンパーニュ 7 十勝 F 2000 NULL NULL
  17. 17. 右外部結合 - 例 • wineとvineyardを産地IDで(等価)右外部結合 • wine ⟖産地ID=産地IDvineyard • SELECT * FROM wine RIGHT OUTER JOIN vineyard ON wine.産地ID = vineyard.産地ID; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 17p. ワインID 名前 産地ID 価格 1 シャブリ A 2400 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 3 サンテミリオン B 5800 4 オーメドック B 2200 5 サンセール C 2800 6 シャンパン D 4000 7 十勝 F 2000 産地ID 産地 A ブルゴーニュ B ボルドー C ロワール D シャンパーニュ E チリ wine vineyard
  18. 18. 右外部結合 - 例 • wineとvineyardを産地IDで(等価)右外部結合 • wine⟕産地ID=産地IDvineyard • SELECT * FROM wine INNER JOIN vineyard ON wine.産地ID = vineyard.産地ID; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 18p. ワインID 名前 産地ID 価格 1 シャブリ A 2400 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 3 サンテミリオン B 5800 4 オーメドック B 2200 5 サンセール C 2800 6 シャンパン D 4000 7 十勝 F 2000 産地ID 産地 A ブルゴーニュ B ボルドー C ロワール D シャンパーニュ E チリ wine vineyard ワインID 名前 産地ID 価格 産地ID 産地 1 シャブリ A 2400 A ブルゴーニュ 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 A ブルゴーニュ 3 サンテミリオン B 5800 B ボルドー 4 オーメドック B 2200 B ボルドー 5 サンセール C 2800 C ロワール 6 シャンパン D 4000 D シャンパーニュ NULL NULL NULL NULL E チリ
  19. 19. 完全外部結合 - 例 • wineとvineyardを産地IDで(等価)右外部結合 • wine ⟗産地ID=産地IDvineyard • SELECT * FROM wine FULL OUTER JOIN vineyard ON wine.産地ID = vineyard.産地ID; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 19p. ワインID 名前 産地ID 価格 1 シャブリ A 2400 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 3 サンテミリオン B 5800 4 オーメドック B 2200 5 サンセール C 2800 6 シャンパン D 4000 7 十勝 F 2000 産地ID 産地 A ブルゴーニュ B ボルドー C ロワール D シャンパーニュ E チリ wine vineyard
  20. 20. 完全外部結合 - 例 • wineとvineyardを産地IDで外部結合 • wine⟕産地ID=産地IDvineyard • SELECT * FROM wine INNER JOIN vineyard ON wine.産地ID = vineyard.産地ID; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 20p. ワインID 名前 産地ID 価格 1 シャブリ A 2400 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 3 サンテミリオン B 5800 4 オーメドック B 2200 5 サンセール C 2800 6 シャンパン D 4000 7 十勝 F 2000 産地ID 産地 A ブルゴーニュ B ボルドー C ロワール D シャンパーニュ E チリ wine vineyard ワインID 名前 産地ID 価格 産地ID 産地 1 シャブリ A 2400 A ブルゴーニュ 2 ジュヴレシャンベルタン A 3000 A ブルゴーニュ 3 サンテミリオン B 5800 B ボルドー 4 オーメドック B 2200 B ボルドー 5 サンセール C 2800 C ロワール 6 シャンパン D 4000 D シャンパーニュ NULL NULL NULL NULL E チリ 7 十勝 F 2000 NULL NULL
  21. 21. 自己結合 • 同じリレーション同士を結合する事 • 推薦ワインの名前を出すには自己結合をする。 • (ρAwine) ⨝推薦ワインID=ワインID (ρBwine) • SELECT * FROM wine as A INNER JOIN wine as B ON A.推薦ワインID = B.ワインID; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 21p. ワインID 名前 推薦ワインID 1 シャブリ 5 2 ジュヴレシャンベルタン 3 3 サンテミリオン 2 4 オーメドック 3 5 サンセール 1 6 シャンパン NULL あるワインを好きな人に推 薦できるワインを「推薦ワ インID」として付記したリ レ ー シ ョ ン を 考 え て み ま しょう。 wine 別名にリネーム した後で結合
  22. 22. 集約演算 • 集約演算は指定された属性の値に対して集約関 数(COUNT, SUM, MIN, MAX, AVG等)を適用し, 属性値と関数値からなるタプルを結果とする。 以下のような式で記述する。 • グルーピング属性 ΑF 関数リスト(R) • γL (R) • これまでに説明した演算はタプル間は独立で あったが、集約関数はタプルを跨いで値の処理 を行う。例えば価格カラムの全てのタプルを跨 いだ平均値を算出する等も目的で利用される。 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 22p. ガンマ
  23. 23. 集約演算 - 例 • ワイン価格の平均値が知りたい • γAVG(価格) (wine) • SELECT AVG(価格) FROM wine; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 23p. ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビンテージ 価格 1 シャブリ ブルゴーニュ シャルドネ 白 スティール 2001 2400 2 ジュヴレシャンベルタン ブルゴーニュ ピノノワール 赤 スティール 1998 3000 3 サンテミリオン ボルドー メルロー 赤 スティール 1997 5800 4 オーメドック ボルドー カルベネソーヴィニヨン 赤 スティール 1997 2200 5 サンセール ロワール ソーヴィニヨンブラン 白 スティール 2001 2800 6 シャンパン シャンパーニュ シャルドネ 白 スパークリング 1999 4000 AVG 3366.666666 …
  24. 24. グルーピング • 集約演算と同時に使われる事が殆どである。 • 集約演算のみを適用した場合、リレーション全 体の集約を行うが、属性値毎に集約したい場合 はグルーピング属性を指定する。 • γL (R) • ここでLの取りうる値 • 集約関数(属性名) 例:AVG(価格), MIN(ビンテージ) • 属性名 例:色 • 例:γ色, MIN(ビンテージ) (wine) データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 24p. 色でグルーピングされる。 ビンテージは集約され最小値が得られる
  25. 25. 集約演算 - 例2 • 各色のワインの一番古いビンテージは? • γ色, MIN(ビンテージ) (wine) • SELECT 色,MIN(ビンテージ) FROM wine GROP BY 色; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 25p. ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビンテージ 価格 1 シャブリ ブルゴーニュ シャルドネ 白 スティール 2001 2400 2 ジュヴレシャンベルタン ブルゴーニュ ピノノワール 赤 スティール 1998 3000 3 サンテミリオン ボルドー メルロー 赤 スティール 1997 5800 4 オーメドック ボルドー カルベネソーヴィニヨン 赤 スティール 1997 2200 5 サンセール ロワール ソーヴィニヨンブラン 白 スティール 2001 2800 6 シャンパン シャンパーニュ シャルドネ 白 スパークリング 1999 4000 色 MIN 赤 1997 白 1999 集約関数 色カラムの値が全種類現れる=色毎にグループ(タプル)を形成 ビンテージの値の最小値が現れる グルーピング
  26. 26. 集約関数 • 基本的な関数 • Avg(属性) 平均値 • Count(*) 行数 • max(属性) ,min(属性) 最大最小値 • sum(属性) 合計 • 統計処理用 • corr(属性1, 属性2) 相関係数 • stddev_samp(属性) 標本標準偏差 etc… • 文字列用 • string_agg(属性) 文字列連結 etc… データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 26p. これ以外にも沢山あります。 DBMSによっては名前が違う場合もあります。 ここではPostgreSQLの例を示しています
  27. 27. 整列演算 • 整列演算とはリレーションRについて,それに 属する属性rに基づいて整列(sort)する演算。一 般系は以下のように表される。 • τr(R) • 複数の属性を指定する事もできる。 • τr1,r2,r3(R) • この演算子が唯一、演算結果がセットでも バッグでもなくリストとなる。 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 27p. ※SQLと具体例は後で・・・ タウ
  28. 28. セット・バッグ・リスト • とりあえず以下の三点をおさえましょう • 関係代数はセット(集合)を扱う理論体系として生ま れました。 • しかしながら現実のRDBとSQLはバッグを扱う事に 最適化しています。 • そして整列演算のみがバッグをリストに変換する。 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 28p. な に が 違 う ? 考えてみよう!
  29. 29. セット・バッグ・リストの違い • セット:値の重複を許さない • {1,3,4,5} • バッグ:値の重複が許される • {1,1,3,3,4,4,5,5} • セットもバッグの一種である • リスト:値に順番がある • [1→5 →2 →1] • バッグに対して順序を与えたものである • つまり値の重複が許される • SQLでは整列演算結果のみリスト(順序付)となる データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 29p. = {1,3,5,4} = {1,3,4,5,1,3,4,5} ≠ [5→1 →1 →2]
  30. 30. 重複除去演算 • バッグであるリレーションRから重複するタプ ルを取り除いて結果をセットにする演算。一般 系は以下のようになる。 • δ(R) • この演算はリレーションがバッグを取りうる時 のみ意味を持つ。 • ただし、現実のRDBは殆ど(全て?)がリレー ションがバッグである事を前提としている。 • とはいえ、現実のニーズとして重複除去をする ニーズはそれほどないかもしれない? データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 30p. デルタ
  31. 31. 重複除去演算 - 例 • δ(π産地(wine)) • SELECT DISTINCT 産地 FROM wine; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 31p. ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビンテージ 価格 1 シャブリ ブルゴーニュ シャルドネ 白 スティール 2001 2400 2 ジュヴレシャンベルタン ブルゴーニュ ピノノワール 赤 スティール 1998 3000 3 サンテミリオン ボルドー メルロー 赤 スティール 1997 5800 4 オーメドック ボルドー カルベネソーヴィニヨン 赤 スティール 1997 2200 5 サンセール ロワール ソーヴィニヨンブラン 白 スティール 2001 2800 6 シャンパン シャンパーニュ シャルドネ 白 スパークリング 1999 4000 産地 ブルゴーニュ ボルドー ロワール シャンパーニュ wine
  32. 32. 問い合わせ Query • 複数の関係演算を組み合わせて、リレーション から目的の情報を抽出する事。 • 問い合わせは関係代数式で表される。 • 関係代数式は以下の二つのうちのどれかである。 • リレーション • 関係代数式に対する関係演算 • 上記定義は再帰的な定義であることに注意。 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 32p.
  33. 33. 問い合わせ - 例 (代数式) • π名前, 産地, ビンテージ, 価格(σ 色=’白’ AND 種類= ’スティ-ル’(wine)) データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 33p. 選択演算 射影演算 リレーションwineから、色が白で、種類 がスティールの-ワインを全て抜き出す。 ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビンテージ 価格 1 シャブリ ブルゴーニュ シャルドネ 白 スティール 2001 2400 5 サンセール ロワール ソーヴィニヨンブラン 白 スティール 2001 2800 ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビンテージ 価格 1 シャブリ ブルゴーニュ シャルドネ 白 スティール 2001 2400 2 ジュヴレシャンベルタン ブルゴーニュ ピノノワール 赤 スティール 1998 3000 3 サンテミリオン ボルドー メルロー 赤 スティール 1997 5800 4 オーメドック ボルドー カルベネソーヴィニヨン 赤 スティール 1997 2200 5 サンセール ロワール ソーヴィニヨンブラン 白 スティール 2001 2800 6 シャンパン シャンパーニュ シャルドネ 白 スパークリング 1999 4000 名前 産地 ビンテージ 価格 シャブリ ブルゴーニュ 2001 2400 サンセール ロワール 2001 2800 名前・産地・ビンテージ・価格属性のみ を抜き出す。
  34. 34. 問い合わせ - 例 (SQL) データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 34p. • π名前, 産地, ビンテージ, 価格(σ 色=’白’ AND 種類= ’スティ-ル’(wine)) ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビンテージ 価格 1 シャブリ ブルゴーニュ シャルドネ 白 スティール 2001 2400 2 ジュヴレシャンベルタン ブルゴーニュ ピノノワール 赤 スティール 1998 3000 3 サンテミリオン ボルドー メルロー 赤 スティール 1997 5800 4 オーメドック ボルドー カルベネソーヴィニヨン 赤 スティール 1997 2200 5 サンセール ロワール ソーヴィニヨンブラン 白 スティール 2001 2800 6 シャンパン シャンパーニュ シャルドネ 白 スパークリング 1999 4000 SELECT 名前, 産地, ビンテージ, 価格 FROM wine WHERE 色=‘白’ AND 種類=‘スティール’; SELECT文 FROM句 WHERE句
  35. 35. では、やっと・・・ですが データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 35p. S Q L を 学ぼう
  36. 36. SQLとは • 関係データベースに対するコマンド • 宣言型のプログラミング言語 • その主な役割から問い合わせ言語とも呼ばれる • 現在ではISOが標準化を担当している • SQL86, SQL89, SQL92, SQL:1999, SQL:2003, SQL:2006, SQL:2008, SQL:2011 • ただし実製品への採用はベンダー毎にバラバラ • また新機能がなかなか標準に反映されない • 非互換性は「方言」などと呼ばれる • 標準と方言の二種類の書き方が許されている事も データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 36p.
  37. 37. SQLの歴史 • もともとIBMのデータベース研究(SYSTEM R) の中で、問い合わせ言語SEQUEL(Structured English Query Language)として開発された。 • その歴史的な経緯もあり、SQLは『エス・ キュー・エル』ではなく、『シークェル』と読 まれる事もある。 • その後に国際標準となりSQL87, SQL92, SQL99 と続きさらに現在でも進化を続けている。 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 37p.
  38. 38. SQLの歴史 • もともとIBMのデータベース研究(SYSTEM R) の中で、問い合わせ言語SEQUEL(Structured English Query Language)として開発された。 • その歴史的な経緯もあり、SQLは『エス・ キュー・エル』ではなく、『シークェル』と読 まれる事もある。 • その後に国際標準となりSQL87, SQL92, SQL99 と続きさらに現在でも進化を続けている。 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 38p.
  39. 39. SQLの役割と主なコマンド • データ定義言語 • テーブルの作成 (CREATE TABLE) • ビューの作成 (CREATE VIEW) • データ操作言語 • タプルの挿入・削除・変更 (INSERT, DELETE, UPDATE) • 問い合わせ (SELECT) • データ制御言語 • トランザクション管理 (BEGIN, ROLLBACK) • ユーザ管理とセキュリティ (GRANT, REVOKE) データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 39p.
  40. 40. SQLの機能 • トリガと高度な完全性制約: トリガはデータベースが更新される ときに、指定された条件を満たせば必ず起動されるアクションで ある。さらに複数のテーブルにまたがるような複雑な完全性制約 も指定できる。 • 埋め込みSQL・動的SQL: SQLを親言語の中に埋め込んで利用で きる機能と実行時にSQL問い合わせを動的に作り出して実行する 機能である。 • トランザクション管理: データベースの回復に関する基本単位で あるトランザクション機能のことである。 • コネクション: SQLサーバとSQLクライアントの接続のことであ る.利用者(クライアント)はデータベースにアクセスするため にはサーバとの間でコネクションを確立しなければならない。 • セッション: 一人の利用者が単一のコネクションにおいて実行す る一連のSQL文からなる。 • セキュリティ管理: データベースを不正なアクセスから守るアク セス権限を操作する機能である。 データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 40p.
  41. 41. REINDEX インデックスを再構築する RELEASE SAVEPOINT -- 設定済みのセーブポイントを破棄する RESET -- 実行時パラメータの値をデフォルト値に戻す REVOKE -- アクセス権限を取り消す ROLLBACK -- 現在のトランザクションをアボートする ROLLBACK PREPARED -- 事前に二相コミット用に準備されたトランザクショ ROLLBACK TO SAVEPOINT -- セーブポイントまでロールバックする SAVEPOINT -- 現在のトランザクション内に新規にセーブポイントを定義する SECURITY LABEL -- オブジェクトに適用するセキュリティラベルを定義また SELECT -- テーブルもしくはビューから行を検索する SELECT INTO -- 問い合わせの結果からの新しいテーブルを定義する SET -- 実行時パラメータを変更する SET CONSTRAINTS -- 現在のトランザクションの制約検査のタイミングを設定 SET ROLE -- 現在のセッションにおける現在のユーザ識別子を設定する SET SESSION AUTHORIZATION -- セッションのユーザ識別子、現在のセッシ SET TRANSACTION -- 現在のトランザクションの特性を設定する SHOW -- 実行時パラメータの値を表示する START TRANSACTION -- トランザクションブロックを開始する TRUNCATE -- 1テーブルまたはテーブル群を空にする UNLISTEN -- 通知の監視を停止する UPDATE -- テーブルの行を更新する VACUUM -- データベースの不要領域の回収とデータベースの解析(オプション VALUES -- 行セットを計算します SQLコマンド一覧(PostgreSQL) データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 41p.
  42. 42. この講義で特に扱うのは… •SELECT •DELETE •UPDATE •CREATE TABLE/VIEW •BEGIN/COMMIT/ROLLBACK データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 42p. ※今日は頭出しという事でSELECTを勉強します。
  43. 43. SELECT文の仕様(PostgreSQL) SELECT [ ALL | DISTINCT [ ON ( expression [, ...] ) ] ] * | expression [ [ AS ] output_name ] [, ...] [ FROM from_item [, ...] ] [ WHERE condition ] [ GROUP BY expression [, ...] ] [ HAVING condition [, ...] ] [ WINDOW window_name AS ( window_definition ) [, ...] ] [ { UNION | INTERSECT | EXCEPT } [ ALL | DISTINCT ] select ] [ ORDER BY expression [ ASC | DESC | USING operator ] [ NULLS { FIRST | LAST } ] [, ...] ] [ LIMIT { count | ALL } ] [ OFFSET start [ ROW | ROWS ] ] [ FETCH { FIRST | NEXT } [ count ] { ROW | ROWS } ONLY ] [ FOR { UPDATE | NO KEY UPDATE | SHARE | KEY SHARE } [ OF table_name [, ...] ] [ NOWAIT ] [...] ] データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 43p. 結合条件の定義はここに入る。 集約演算はここで定義
  44. 44. 問題:3000円未満のワイン SELECT * FROM wine WHERE 価格 < 3000; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 44p. ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビンテージ 価格 1 シャブリ ブルゴーニュ シャルドネ 白 スティール 2001 2400 2 ジュヴレシャンベルタン ブルゴーニュ ピノノワール 赤 スティール 1998 3000 3 サンテミリオン ボルドー メルロー 赤 スティール 1997 5800 4 オーメドック ボルドー カルベネソーヴィニヨン 赤 スティール 1997 2200 5 サンセール ロワール ソーヴィニヨンブラン 白 スティール 2001 2800 6 シャンパン シャンパーニュ シャルドネ 白 スパークリング 1999 4000 ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビンテージ 価格 1 シャブリ ブルゴーニュ シャルドネ 白 スティール 2001 2400 4 オーメドック ボルドー カルベネソーヴィニヨン 赤 スティール 1997 2200 5 サンセール ロワール ソーヴィニヨンブラン 白 スティール 2001 2800
  45. 45. 問題:3000円未満のワイン(値段順) SELECT * FROM wine WHERE 価格 < 3000 ORDER BY 価格 ASC; データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 45p. ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビンテージ 価格 1 シャブリ ブルゴーニュ シャルドネ 白 スティール 2001 2400 2 ジュヴレシャンベルタン ブルゴーニュ ピノノワール 赤 スティール 1998 3000 3 サンテミリオン ボルドー メルロー 赤 スティール 1997 5800 4 オーメドック ボルドー カルベネソーヴィニヨン 赤 スティール 1997 2200 5 サンセール ロワール ソーヴィニヨンブラン 白 スティール 2001 2800 6 シャンパン シャンパーニュ シャルドネ 白 スパークリング 1999 4000 ワインID 名前 産地 品種 色 タイプ ビンテージ 価格 4 オーメドック ボルドー カルベネソーヴィニヨン 赤 スティール 1997 2200 1 シャブリ ブルゴーニュ シャルドネ 白 スティール 2001 2400 5 サンセール ロワール ソーヴィニヨンブラン 白 スティール 2001 2800 ORDER BY 価格 DESC; 降順昇順 省略可
  46. 46. 次回予告 第5回 PostgreSQLのインストール データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 46p.
  47. 47. 第5回 PostgreSQLのインストール • 以後演習として講義中に使用するPostgreSQL をダウンロードしインストールとテストを行い ます。 • 必ず学内ネットワークに接続できるPCを準備 してください。 • 予習 • 対応箇所:無し • 関連個所:無し データベースシステム論 第 回2016 [ 4 ] 47p. ノートPC持参必須!

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