Lecture at Chuo Univ.

1. データベース技術
第3回（2015.10.13）
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2. データベースの必須機能
•データ構造が定義できること
•同時実行制御
•トランザクション機能
•障害回復機能
•対話機能・SQL
•機密保護機能
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3. トランザクション機能（1）
•トランザクション
- データの登録や更新の1サイクルのこと
•トランザクション機能
- トランザクションを保証する機能
- データベースに下書きをし、矛盾がなければ更新する
- 処理の始めに「トランザクション開始」を宣言
- 処理の修了時に「トランザクション終了」を宣言
- トランザクション終了時にDB更新を行う
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4. トランザクション機能（2）
•例：A商品が10個注文された場合
- トランザクション開始を宣言
- トランザクション終了を宣言（実際にDBを更新）
在庫数は100個 A商品 100個
在庫台帳
A商品を10個注文する A商品10個注文
売上帳
在庫数を減らす A商品 90個
在庫台帳
トランザクション
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5. トランザクション機能（3）
•ロールバック
- 途中で処理を中断し、トランザクション開始時点にま
で戻る処理
- たとえば下記の場合に実行される
• トランザクション終了までにデータに矛盾が生じた
• データの書き込みに失敗した
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6. 障害回復機能
•障害発生時点まで、データを回復する機能
•データのバックアップとログが利用される
データ
ベース
時間の流れ
バック
アップ
ログ
ファイル
DB更新のたびに処理内容がログファイルに
書き込まれる
障害発生！
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7. クライアントとサーバ（1）
•クライアント・サーバ方式
データ
ベース
サーバ端末（クライアント）
プログラム
SQL
API
※API：Application Programming Interface
ネットワーク
ライブラリ
ネットワーク
ライブラリ
リスナー
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8. クライアントとサーバ（2）
•Webの場合
- サーバをWebサーバとデータベースサーバに分ける
データ
ベース
データベースサーバWebサーバ
Webサービス
API
ネットワーク
ライブラリ
ネットワーク
ライブラリ
リスナーWebアプリ
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9. クライアントとサーバ（3）
•Webの場合（2）
- Webサーバをさらに分けると
データ
ベース
データベースサーバ
Webサービス Webアプリ
アプリケーション
サーバ
Webサーバ
Webサイトの見た目を作る
クライアントとの窓口
計算をする データを管理する
役割り：
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10. データベースのモデル
•階層型モデル
•ネットワーク型モデル
•リレーショナルモデル
- 階層型モデル、ネットワーク型モデルは、ホストコン
ピュータやメインフレームで使われていた
- 現在は、使われていない
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11. リレーショナルデータベース
•用語（１）
- 表（テーブル、table）：リレーションとも呼ぶ
- 行（row、レコード）：1件のデータこと
- 列（column、フィールド）：各項目のこと
商品コード 商品名 単価 備考
10 鉛筆 100 黒のみ
20 赤ボールペン 110
30 ノート 200 30ページ
40 黒ボールペン 110
商品表（商品テーブル）
行
列
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12. リレーショナルデータベース
•用語（２）
- 空値である（null）：値が空であること
- 一意である（ユニーク、unique）：同じ値がないこと
- キー：重要な役割りを持つフィールド
- 主キー（primary key）：データを識別するフィールド
• キーと主キーは一意であり、空値をとりません
商品表 商品コード 商品名 単価 備考
10 鉛筆 100 黒のみ
20 赤ボールペン 110
30 ノート 200 30ページ
40 黒ボールペン 110
空値
空値
主キー
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13. リレーショナルデータベースの操作
•リレーショナルデータベースの操作は
数学の概念に基づいた演算でデータを操作する
•操作の種類
- 和（union）
- 差（difference）
- 積（intersection）
- 直積（Cartesian product）
- 射影（projection）
- 選択（selection）
- 結合（join）
- 商（division）
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14. 和（union）
•2つの表に存在する全てのレコードを抽出
商品名 単価
メロン ￥800
いちご ￥150
りんご ￥120
レモン ￥200
商品名 単価
メロン ￥800
いちご ￥150
くり ￥200
かき ￥350
商品名 単価
メロン ￥800
いちご ￥150
りんご ￥120
レモン ￥200
くり ￥200
かき ￥350
和
「商品1」表 「商品2」表
りんご
レモン
メロン
いちご
くり
かき
商品1 商品2
和のイメージ図
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15. 差（difference）
•片方の表のみに存在するレコードを抽出
- どの表を基準にするかによって、結果が異なる
商品名 単価
メロン ￥800
いちご ￥150
りんご ￥120
レモン ￥200
商品名 単価
メロン ￥800
いちご ￥150
くり ￥200
かき ￥350
商品名 単価
くり ￥200
かき ￥350
差
「商品1」表 「商品2」表
商品1 商品2
差のイメージ図
メロン
いちご
りんご
レモン
くり
かき
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16. 積（intersection）
•2つの表に共通して存在するレコードを抽出
商品名 単価
メロン ￥800
いちご ￥150
りんご ￥120
レモン ￥200
商品名 単価
メロン ￥800
いちご ￥150
くり ￥200
かき ￥350
商品名 単価
メロン ￥800
いちご ￥150
積
「商品1」表 「商品2」表
商品1 商品2
積のイメージ図
メロン
いちご
りんご
レモン
くり
かき
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17. 直積（Cartesian product）
•2つの表の行の組み合わせをすべて組み合わせる
商品コード 商品名 単価
101 メロン ￥800
102 いちご ￥150
輸出先コード 輸出先名
12 アメリカ
23 中国
25 フランス
直積
「商品」表 「輸出先」表
商品コード 商品名 単価 輸出先コー
ド
輸出先名
101 メロン ￥800 12 アメリカ
101 メロン ￥800 23 中国
101 メロン ￥800 25 フランス
102 いちご ￥150 12 アメリカ
102 いちご ￥150 23 中国
102 いちご ￥150 25 フランス
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18. Work：練習問題
•商品表1、2の和・差・積を求めてみましょう
•商品表2と販売店表の直積を求めてみましょう
商品コード 商品名 単価
10 鉛筆 10
20 ボールペン 100
30 ノート 150
店番号 店名
1 佐藤商店
2 山田書店
商品表1
販売店表
商品コード 商品名 単価
10 鉛筆 10
21 フェルトペン 100
商品表2
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19. Work解答（1）
•和
•差
•積
商品コード 商品名 単価
10 鉛筆 10
20 ボールペン 100
30 ノート 150
21 フェルトペン 100
商品コード 商品名 単価
20 ボールペン 100
30 ノート 150
商品コード 商品名 単価
10 鉛筆 10
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20. Work解答（2）
•直積
商品コード 商品名 単価 店番号 店名
10 鉛筆 10 1 佐藤商店
10 鉛筆 10 2 山田書店
21 フェルトペン 100 1 佐藤商店
21 フェルトペン 100 2 山田書店
20

21. 射影（projection）
•表中の列を抽出する
商品名 単価
メロン ￥800
いちご ￥150
りんご ￥120
レモン ￥200
くり ￥200
かき ￥350
商品名
メロン
いちご
りんご
レモン
くり
かき
射影
「商品」表
21

22. 選択（selection）
•表中の行を抽出する
商品名 単価
メロン ￥800
いちご ￥150
りんご ￥120
レモン ￥200
くり ￥200
かき ￥350
選択
「商品」表
商品名 単価
りんご ￥120
レモン ￥200
22

23. 結合（join）（1）
•表をつなぎ合わせる
- 「商品」表の主キーである「商品コード」を参照する
- このとき「売上」表の商品コードを外部キーと呼ぶ
商品コード 商品名 単価
101 メロン ￥800
102 いちご ￥150
103 りんご ￥120
104 レモン ￥200
「商品」表
日付 商品コード 個数
11/1 102 1,100
11/1 101 300
11/5 103 1,700
11/8 101 500
「売上」表
主キー 外部キー
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24. 結合（join）（2）
•表をつなぎ合わせる
商品コード 商品名 単価
101 メロン ￥800
102 いちご ￥150
103 りんご ￥120
104 レモン ￥200
「商品」表
日付 商品コード 個数
11/1 102 1,100
11/1 101 300
11/5 103 1,700
11/8 101 500
「売上」表
日付 商品コード 商品名 単価 個数
11/1 102 いちご ￥150 1,100
11/1 101 メロン ￥800 300
11/5 103 りんご ￥120 1,700
11/8 101 メロン ￥800 500
結合
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25. 商（division）
•割られる方の表から、割る方の表の全ての行を
含むものを取り出し、そこから割る方の行を除
く
輸出先コード 輸出先名 日付
12 アメリカ 3/5
12 アメリカ 3/10
23 中国 3/5
25 フランス 3/21
30 イタリア 3/25
「売上」表
輸出先コード 輸出先名
12 アメリカ
23 中国
「輸出先」表
日付
3/5
商
25

26. 商（division）（手順1）
•割られる方の表から、割る方の表の全ての行を
含むものを取り出す
輸出先コード 輸出先名 日付
12 アメリカ 3/5
12 アメリカ 3/10
23 中国 3/5
25 フランス 3/21
30 イタリア 3/25
「売上」表（割られる方の表）
輸出先コード 輸出先名
12 アメリカ
23 中国
「輸出先」表（割る方の表）
輸出先コード12と23（アメリカと中国）
の両方を含む行を取り出す
輸出先コード 輸出先名 日付
12 アメリカ 3/5
23 中国 3/5
日付 3/10 は中国を含まないので
取り出さない
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27. 商（division）（手順2）
•割る方の行を除く
輸出先コード 輸出先名 日付
12 アメリカ 3/5
12 アメリカ 3/10
23 中国 3/5
25 フランス 3/21
30 イタリア 3/25
「売上」表（割られる方の表）
輸出先コード 輸出先名
12 アメリカ
23 中国
「輸出先」表（割る方の表）
輸出先コードと輸出先名を除く
輸出先コード 輸出先名 日付
12 アメリカ 3/5
23 中国 3/5
日付
3/5
手順1の結果得られた表
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28. リレーショナルデータベースの操作
•操作の種類
- 和（union）
- 差（difference）
- 積（intersection）
- 直積（Cartesian product）
- 射影（projection）
- 選択（selection）
- 結合（join）
- 商（division）
集合演算
と呼ばれる
関係演算
と呼ばれる
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29. 練習問題
•商を求めてみましょう
輸出先コード 輸出先名
12 アメリカ
23 中国
25 フランス
輸出先コード 輸出先名 日付
12 アメリカ 3/1
23 中国 3/1
12 アメリカ 3/3
25 フランス 3/5
12 アメリカ 3/6
25 フランス 3/1
「売上」表（割られる方の表）「輸出先」表（割る方の表）
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30. 練習問題
•直積を求めてみましょう
商品コード 商品名 単価
101 メロン ￥800
102 いちご ￥150
103 りんご ￥120
104 レモン ￥200
輸出先コード 輸出先名
12 アメリカ
23 中国
「商品」表 「輸出先」表
30