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データベース10 - 正規化
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- 2. これから学習する内容 2 データベース設計について学ぶ CREATE DATABASE CREATETABLE データベース設計 エンドユーザ 結果 データベース 問合せ（クエリ） データベース アプリケーション 要求 応答 復習
- 3. データベース設計⼿順 3 現実の世界 概念データモデル 1. 概念設計 2. 論理設計 論理データモデル 3.物理設計 物理データモデル (1) 概念データモデルから 論理データモデルへの変換 (2) 正規化
- 4. データベース設計編での学習⽬標 4 基礎となるデータモデルを理解する データベース設計の⽅法を理解する データの冗⻑性と不整合問題の解消⽅法 を理解する データベースプログラミングの⽅法を理解する
- 5. データベース設計編 回 ⽇付 テーマ 85/28 関係データモデルと関係代数 9 6/4 データベース設計 10 6/11 正規化 11 6/18 データベースとプログラム 5
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- 7. 1事実1箇所 1 fact in1 place 7 正規化の⽬的
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- 9. ミッションの対象表 9 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 発注先名 商品 コード 商品名単価 数量 ⾦額 1234 2014/6/1 1985 びわこ店 101 バナナ 200 10 2,000 102 りんご 400 3 1,200 1235 2014/6/2 2001 草津店 103 みかん 300 5 1,500 1236 2014/6/3 2003 ⾐笠店 104 ぶどう 100 8 800 1237 2014/6/4 1996 朱雀店 101 バナナ 200 5 1,000 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 103 みかん 300 4 1,200 104 ぶどう 100 10 1,000 発注伝票表
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- 11. 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 発注先名 商品 コード 商品名単価 数量 ⾦額 1234 2014/6/1 1985 びわこ店 101 バナナ 200 10 2,000 102 りんご 400 3 1,200 1235 2014/6/2 2001 草津店 103 みかん 300 5 1,500 1236 2014/6/3 2003 ⾐笠店 104 ぶどう 100 8 800 1237 2014/6/4 1996 朱雀店 101 バナナ 200 5 1,000 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 103 みかん 300 4 1,200 104 ぶどう 100 10 1,000 発注伝票表 ミッションの対象表 11 この表は関係とはいえない
- 12. 関係といえる表はどれ？ 12 1時限 2時限 ⽉ 英語 C501OS F201 化学 C202 知識⼯学 C109 ⽕ SW⼯学 R103 数理解析 C103 DB C202 HI C306 交戦勢⼒ 東軍 ⻄軍 指導者・指揮官 徳川家康 徳川秀忠 結城秀康 ⽑利輝元 ⽯⽥三成 宇喜多秀家 上杉景勝 戦⼒ 70,000~104,000 80,000以上 *（参考）http://ja.wikipedia.org/wiki/関ヶ原の戦い 著者 書籍タイトル 出版社 発⾏年 川越恭⼆ 楽しく学べるデータベース 共⽴出版 2014 北川博之 データベースシステム 昭晃堂 1996 増永良⽂ リレーショナルデータベース⼊⾨ サイエンス社 1991 復習
- 13. 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 発注先名 商品 コード 商品名単価 数量 ⾦額 1234 2014/6/1 1985 びわこ店 101 バナナ 200 10 2,000 102 りんご 400 3 1,200 1235 2014/6/2 2001 草津店 103 みかん 300 5 1,500 1236 2014/6/3 2003 ⾐笠店 104 ぶどう 100 8 800 1237 2014/6/4 1996 朱雀店 101 バナナ 200 5 1,000 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 103 みかん 300 4 1,200 104 ぶどう 100 10 1,000 発注伝票表 ミッションの対象表 13 繰返しグループ 複数の事実が1箇所に
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- 15. 発注伝票⾒出しと発注伝票明細 15 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 発注先名 1234 2014/6/11985 びわこ店 1235 2014/6/2 2001 草津店 1236 2014/6/3 2003 ⾐笠店 1237 2014/6/4 1996 朱雀店 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 伝票 番号 商品 コード 商品名 単価 数量 ⾦額 1234 101 バナナ 200 10 2,000 1234 102 りんご 400 3 1,200 1235 103 みかん 300 5 1,500 1236 104 ぶどう 100 8 800 1237 101 バナナ 200 5 1,000 1238 103 みかん 300 4 1,200 1238 104 ぶどう 100 10 1,000 発注伝票⾒出し（I-①） 発注伝票明細（I-②）
- 16. 発注伝票明細 伝票 番号 商品 コード 商品名 単価 数量⾦額 1234 101 バナナ 200 10 2,000 1234 102 りんご 400 3 1,200 1235 103 みかん 300 5 1,500 1236 104 ぶどう 100 8 800 1237 101 バナナ 200 5 1,000 1238 103 みかん 300 4 1,200 1238 104 ぶどう 100 10 1,000 発注伝票明細（I-②） ※導出属性：他の属性から計算などにより求められる属性 単価×数量から導出できる
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- 18. 発注伝票⾒出しと発注伝票明細 18 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 発注先名 1234 2014/6/11985 びわこ店 1235 2014/6/2 2001 草津店 1236 2014/6/3 2003 ⾐笠店 1237 2014/6/4 1996 朱雀店 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 伝票 番号 商品 コード 商品名 単価 数量 1234 101 バナナ 200 10 1234 102 りんご 400 3 1235 103 みかん 300 5 1236 104 ぶどう 100 8 1237 101 バナナ 200 5 1238 103 みかん 300 4 1238 104 ぶどう 100 10 発注伝票⾒出し（I-①） 発注伝票明細（I-②） 第⼀正規形
- 19. 第⼀正規形と第⼀次正規化 19 ⾮正規形 第⼀正規形 正規化されていない表 繰返しグループがない 導出属性がない 第⼀次正規化 繰返しグループを排除 導出属性を排除
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- 21. 第⼀正規形 21 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 発注先名 1234 2014/6/11985 びわこ店 1235 2014/6/2 2001 草津店 1236 2014/6/3 2003 ⾐笠店 1237 2014/6/4 1996 朱雀店 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 伝票 番号 商品 コード 商品名 単価 数量 1234 101 バナナ 200 10 1234 102 りんご 400 3 1235 103 みかん 300 5 1236 104 ぶどう 100 8 1237 101 バナナ 200 5 1238 103 みかん 300 4 1238 104 ぶどう 100 10 発注伝票⾒出し（I-①） 発注伝票明細（I-②）
- 22. 「いちご」を追加したい 問題1 22 まだ1個も発注されてい ないため，追加できない 伝票 番号 商品 コード 商品名 単価 数量 1234101 バナナ 200 10 1234 102 りんご 400 3 1235 103 みかん 300 5 1236 104 ぶどう 100 8 1237 101 バナナ 200 5 1238 103 みかん 300 4 1238 104 ぶどう 100 10 発注伝票明細（I-②） 挿⼊不整合 ？ 105 いちご 500 ？
- 23. 伝票 番号 商品 コード 商品名 単価 数量 1234101 バナナ 200 10 1234 102 りんご 400 3 1235 103 みかん 300 5 1236 104 ぶどう 100 8 1237 101 バナナ 200 5 1238 103 みかん 300 4 1238 104 ぶどう 100 10 発注伝票明細（I-②） 「みかん」の単価を変更したい 問題2 23 350 350 該当箇所を漏れなく変更 する必要があり，冗⻑ 修正不整合
- 24. 伝票 番号 商品 コード 商品名 単価 数量 1234101 バナナ 200 10 1234 102 りんご 400 3 1235 103 みかん 300 5 1236 104 ぶどう 100 8 1237 101 バナナ 200 5 1238 103 みかん 300 4 1238 104 ぶどう 100 10 発注伝票明細（I-②） 伝票番号「1234」のデータを削除したい 問題3 24 「りんご」に関する情報 が失われてしまう 削除不整合
- 25. 更新不整合問題 25 削除不整合 修正不整合 挿⼊不整合 伝票 番号 商品 コード 商品名 単価 数量 1234101 バナナ 200 10 1234 102 りんご 400 3 1235 103 みかん 300 5 1236 104 ぶどう 100 8 1237 101 バナナ 200 5 1238 103 みかん 300 4 1238 104 ぶどう 100 10 発注伝票明細（I-②） 商品に関するデータと発 注に関するデータが混在 350 350 ？ 105 いちご 500 ？
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- 27. 商品と発注伝票明細 商品 コード 商品名 単価 101 バナナ200 102 りんご 400 103 みかん 300 104 ぶどう 100 商品（II-①） 伝票 番号 商品 コード 数量 1234 101 10 1234 102 3 1235 103 5 1236 104 8 1237 101 5 1238 103 4 1238 104 10 発注伝票明細（II-②） 主キーによって 他の列の値が決まる 第⼆正規形
- 28. 完全関数従属性 i. 決定項の属性数が⼀つの場合 – X→ Y の場合，Y は X に完全関数従属しているという ii. 決定項の属性数が⼆つ以上の場合 – {X1, X2} → Y はあるが，X1 → Y, X2 → Y はない場合を， Y は {X1, X2} に完全関数従属しているという 28 学⽣番号 学⽣名 学⽣番号 サークル番号 ⼊会⽇
- 29. 部分関数従属性 i. 決定項の属性数が⼀つの場合 – 部分関数従属性はありえない ii.決定項の属性数が⼆つ以上の場合 – {X1, X2} → Y1があり，X1 → Y2, X2 → Y2 のどちらか⼀ つでも成り⽴つ場合を，Y2 は {X1, X2} に部分関数従属 しているという 29 学⽣番号 学⽣名 サークル番号 ⼊会⽇ 部分関数従属 完全関数従属
- 30. 第⼀正規形の関数従属性 30部分関数従属 完全関数従属 伝票 番号 商品 コード 商品名 単価 数量 1234101 バナナ 200 10 1234 102 りんご 400 3 1235 103 みかん 300 5 1236 104 ぶどう 100 8 1237 101 バナナ 200 5 1238 103 みかん 300 4 1238 104 ぶどう 100 10 発注伝票明細（I-②）
- 31. 第⼆正規形の関数従属性 商品 コード 商品名 単価 101 バナナ200 102 りんご 400 103 みかん 300 104 ぶどう 100 商品（II-①） 伝票 番号 商品 コード 数量 1234 101 10 1234 102 3 1235 103 5 1236 104 8 1237 101 5 1238 103 4 1238 104 10 発注伝票明細（II-②） 第⼆正規形完全関数従属 完全関数従属 第⼀正規形から部 分関数従属性を取 り除いた関係
- 32. 商品 コード 商品名 単価 101 バナナ200 102 りんご 400 103 みかん 300 104 ぶどう 100 商品（II-①） 伝票 番号 商品 コード 数量 1234 101 10 1234 102 3 1235 103 5 1236 104 8 1237 101 5 1238 103 4 1238 104 10 更新不整合問題の解消 105 いちご 500 削除不整合修正不整合挿⼊不整合 発注伝票明細（II-②）
- 33. 商品 コード 商品名 単価 101 バナナ200 102 りんご 400 103 みかん 300 104 ぶどう 100 商品（II-①） 伝票 番号 商品 コード 数量 1234 101 10 1234 102 3 1235 103 5 1236 104 8 1237 101 5 1238 103 4 1238 104 10 更新不整合問題の解消 350 削除不整合修正不整合挿⼊不整合 105 いちご 500 発注伝票明細（II-②）
- 34. 商品 コード 商品名 単価 101 バナナ200 102 りんご 400 103 みかん 300 104 ぶどう 100 商品（II-①） 伝票 番号 商品 コード 数量 1234 101 10 1234 102 3 1235 103 5 1236 104 8 1237 101 5 1238 103 4 1238 104 10 発注伝票明細（II-②） 更新不整合問題の解消 削除不整合修正不整合挿⼊不整合 105 いちご 500 350
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- 36. 発注伝票⾒出し（I-①）は… 36 完全関数従属 実は既に… 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 発注先名 1234 2014/6/11985 びわこ店 1235 2014/6/2 2001 草津店 1236 2014/6/3 2003 ⾐笠店 1237 2014/6/4 1996 朱雀店 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 発注伝票⾒出し（I-①=II-③） 第⼆正規形
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- 38. 発注伝票⾒出し（II-③） 「梅⽥店」を追加したい 問題 38 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 発注先名 1234 2014/6/11985 びわこ店 1235 2014/6/2 2001 草津店 1236 2014/6/3 2003 ⾐笠店 1237 2014/6/4 1996 朱雀店 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 ？ ？ 2007 梅⽥店 まだ1個も発注していない 「梅⽥店」は追加できない 挿⼊不整合
- 39. さらなる更新不整合問題 39 挿⼊不整合 発注に関するデータと発注 先に関するデータが混在 発注伝票⾒出し（II-③） 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 発注先名 1234 2014/6/11985 びわこ店 1235 2014/6/2 2001 草津店 1236 2014/6/3 2003 ⾐笠店 1237 2014/6/4 1996 朱雀店 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 削除不整合 修正不整合
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- 41. 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 1234 2014/6/11985 1235 2014/6/2 2001 1236 2014/6/3 2003 1237 2014/6/4 1996 1238 2014/6/5 1984 発注伝票⾒出しと発注先 発注伝票⾒出し（III-①） 発注先（II-②） 発注先 コード 発注先名 1985 びわこ店 2001 草津店 2003 ⾐笠店 1996 朱雀店 1984 茨⽊店 第三正規形
- 42. 発注伝票⾒出し（II-③）は… 42 発注伝票⾒出し（II-③） 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 発注先名 1234 2014/6/11985 びわこ店 1235 2014/6/2 2001 草津店 1236 2014/6/3 2003 ⾐笠店 1237 2014/6/4 1996 朱雀店 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 「伝票番号」がきまれば， 「発注先コード」が決まって， それによって，間接的に「発 注先名」が決まっていた 実は…
- 43. 推移関数従属性 – X →Y かつ Y → Z であり，かつ Y → X がない 場合，Z は X に推移関数従属しているという 43 学⽣番号 研究室番号 研究室名 推移関数従属
- 44. 第⼆正規形の推移関数従属性 44 発注伝票⾒出し（II-③） 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 発注先名 1234 2014/6/11985 びわこ店 1235 2014/6/2 2001 草津店 1236 2014/6/3 2003 ⾐笠店 1237 2014/6/4 1996 朱雀店 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 推移関数従属
- 45. 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 1234 2014/6/11985 1235 2014/6/2 2001 1236 2014/6/3 2003 1237 2014/6/4 1996 1238 2014/6/5 1984 第三正規形の関数従属性 発注伝票⾒出し（III-①） 発注先（II-②） 第三正規形 発注先 コード 発注先名 1985 びわこ店 2001 草津店 2003 ⾐笠店 1996 朱雀店 1984 茨⽊店 完全関数従属 完全関数従属 推移関数従属はない 第⼆正規形から推 移関数従属性を取 り除いた関係
- 46. 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 1234 2014/6/11985 1235 2014/6/2 2001 1236 2014/6/3 2003 1237 2014/6/4 1996 1238 2014/6/5 1984 第三正規形の関数従属性 発注伝票⾒出し（III-①） 発注先（II-②） 発注先 コード 発注先名 1985 びわこ店 2001 草津店 2003 ⾐笠店 1996 朱雀店 1984 茨⽊店 46 2007 梅⽥店 挿⼊不整合 削除不整合修正不整合
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- 48. 48 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 1234 2014/6/11985 1235 2014/6/2 2001 1236 2014/6/3 2003 1237 2014/6/4 1996 1238 2014/6/5 1984 発注伝票⾒出し 発注先 コード 発注先名 1985 びわこ店 2001 草津店 2003 ⾐笠店 1996 朱雀店 1984 茨⽊店 発注先 商品 コード 商品名 単価 101 バナナ 200 102 りんご 400 103 みかん 300 104 ぶどう 100 商品 伝票 番号 商品 コード 数量 1234 101 10 1234 102 3 1235 103 5 1236 104 8 1237 101 5 1238 103 4 1238 104 10 発注伝票明細 ※外部キーで関係 同⼠を関連付ける 第三正規形まで分けた関係
- 49. 参照整合性制約とは 49 player _no name home birth _date G18 杉内俊哉福岡 1980-10-30 G19 菅野智之 神奈川 1989-10-11 T14 能⾒篤史 兵庫 1979-5-28 T19 藤浪晋太郎 ⼤阪 1994-4-12 C15 ⿊⽥博樹 ⼤阪 1975-2-10 C18 前⽥健太 ⼤阪 1988-4-11 player team _id name rank G 巨⼈ 1 T 阪神 2 C 広島 3 team player _no team _id year G18 G 2012 G19 G 2013 T14 T 2005 T19 T 2013 C15 C 2015 C18 C 2007 affiliation player_no CHAR(3) REFERENCES player(player_no) FOREIGN KEY(team_id) REFERENCES team(team_id)) 参照 参照 外部キー外部キー 参照先のカラムにない値を設定 しようとするとエラーになる． 復習
- 50. 正規化された関係を⾃然結合すると… 50 伝票 番号 発注⽇ 発注先 コード 発注先名 商品 コード 商品名単価 数量 1234 2014/6/1 1985 びわこ店 101 バナナ 200 10 1234 2014/6/1 1985 びわこ店 102 りんご 400 3 1235 2014/6/2 2001 草津店 103 みかん 300 5 1236 2014/6/3 2003 ⾐笠店 104 ぶどう 100 8 1237 2014/6/4 1996 朱雀店 101 バナナ 200 5 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 103 みかん 300 4 1238 2014/6/5 1984 茨⽊店 104 ぶどう 100 10 発注伝票⾒出し 発注先 商品発注伝票明細 元の関係に復元される
- 51. ⼆つの関係の共通属性Cで結びつける ⾃然結合演算（Natural Join） 51 P 番号⼭名 標⾼ 54槍ヶ岳 3,180 64⼋ヶ岳 2,899 72富⼠⼭ 3,776 ※⽐較対象の属性がθ ⽐較可能であること Q 番号 都道府県 54⻑野県 54岐⾩県 64⻑野県 64⼭梨県 72⼭梨県 72静岡県 番号 ⼭名 標⾼ 都道府県 54槍ヶ岳 3,180⻑野県 54槍ヶ岳 3,180岐⾩県 64⼋ヶ岳 2,899⻑野県 64⼋ヶ岳 2,899⼭梨県 72富⼠⼭ 3,776⼭梨県 72富⼠⼭ 3,776静岡県 P Q 復習
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- 53. まとめ 53 第⼀正規形 第⼀次正規化 繰返しグループを排除 導出属性を排除 ⾮正規形 第⼆正規形 第三正規形 第⼆次正規化 部分関数従属性を排除 第三次正規化 推移関数従属性を排除 1事実1箇所の原則
- 54.
- 55. 本⽇学習したキーワード 〜データベース設計編〜 55 1事実1箇所 繰返しグループ 第三正規形 3層スキーマモデル更新不整合問題 第⼆次正規化 ER図 削除不整合 第⼆正規形 E-Rモデル 差集合演算 タプル（組） JDBC θ結合演算 直積演算 インスタンス θ⽐較可能 等結合演算 カーディナリティ 次数 導出属性 概念スキーマ ⾃然結合演算 ドメイン（定義域） 概念設計 実体 内部スキーマ 概念データモデル 射影演算 濃度 外部スキーマ 修正不整合 ⾮正規形 関係（リレーション） 商演算 物理設計 関係スキーマ 推移関数従属性 物理的データ独⽴性 関係代数 選択演算 部分関数従属性 関係データベース（RDB） 挿⼊不整合 論理設計 関係（リレーショナル） データモデル 属性（アトリビュート） 論理データモデル 関係名 属性値 論理的データ独⽴性 完全関数従属性 第⼀次正規化 和集合演算 関連 第⼀正規形 和両⽴ 共通（積）集合演算 第三次正規化
- 56. これまでに学習したキーワード 〜データベース設計編〜 56 1事実1箇所 繰返しグループ 第三正規形 3層スキーマモデル更新不整合問題 第⼆次正規化 ER図 削除不整合 第⼆正規形 E-Rモデル 差集合演算 タプル（組） JDBC θ結合演算 直積演算 インスタンス θ⽐較可能 等結合演算 カーディナリティ 次数 導出属性 概念スキーマ ⾃然結合演算 ドメイン（定義域） 概念設計 実体 内部スキーマ 概念データモデル 射影演算 濃度 外部スキーマ 修正不整合 ⾮正規形 関係（リレーション） 商演算 物理設計 関係スキーマ 推移関数従属性 物理的データ独⽴性 関係代数 選択演算 部分関数従属性 関係データベース（RDB） 挿⼊不整合 論理設計 関係（リレーショナル） データモデル 属性（アトリビュート） 論理データモデル 関係名 属性値 論理的データ独⽴性 完全関数従属性 第⼀次正規化 和集合演算 関連 第⼀正規形 和両⽴ 共通（積）集合演算 第三次正規化