E-Rモデルで始めるデータベース設計

E-Rモデルで始めるデータベース設計

E-Rモデルとは

「実体関連図」とも呼ばれるＥ－Ｒモデルは、データベースを設計する際の図式表現方法のひとつです。これは、「実体関連モデル」を省略した言い方です。データベースに格納する情報とその繋がりを視覚的に分かりやすく整理するために使われます。このモデルを使うことで、複雑なデータの構造を簡潔に表現し、関係性を把握しやすくなるため、データベース設計の初期段階で重要な役割を担います。設計者は、Ｅ－Ｒモデルを用いることで、データの構造や関連性を明確に理解し、効率的にデータベース設計を進めることができます。

Ｅ－Ｒモデルは、主に三つの要素で構成されています。一つ目は「実体」です。これは、現実世界における人、物、概念などを指します。例えば、顧客、商品、注文などといったものが実体として扱われます。二つ目は「関連」です。これは、実体と実体の間の繋がりを表します。例えば、顧客と注文の間には「注文する」という関連が存在します。商品と注文の間には「含まれる」という関連が存在します。このように、関連は実体同士の関係性を定義します。三つ目は「属性」です。これは、各実体が持つ特性や性質を表します。例えば、顧客実体であれば、氏名、住所、電話番号などが属性となります。商品実体であれば、商品名、価格、在庫数などが属性となります。これらの属性は、実体をより具体的に説明する役割を果たします。

これらの三つの要素、「実体」、「関連」、「属性」を組み合わせて図式化することで、現実世界の複雑な情報をデータベースに効率的に格納するための設計図を作成できます。例えば、顧客が商品を注文するという状況をＥ－Ｒモデルで表現すると、顧客実体と商品実体、そして注文実体が現れ、それらの間には「注文する」や「含まれる」といった関連で繋がれます。それぞれの属性も合わせて記述することで、データベースに必要な情報が一目で分かるようになります。このように、Ｅ－Ｒモデルはデータベース設計者にとって、データ構造を理解し、設計を進める上で欠かせないツールと言えるでしょう。

エンティティについて

「ものごと」の情報を取り扱うデータベースにおいて「ものごと」を指すのがエンティティです。例えば、お店で顧客管理をする状況を考えてみましょう。顧客一人ひとりの情報、商品の情報、そして顧客が商品を購入した注文の情報などを記録したい場合、顧客、商品、注文それぞれがエンティティとなります。

エンティティは、目に見える形あるものに限らず、概念的なものも含みます。顧客や商品は直接手に取ることができますが、注文という行為そのものは形がありません。しかし、誰が何をいつ購入したかという情報は、確かに存在し記録する価値があります。そのため、注文もエンティティとして扱われます。データベースの中では、これらのエンティティは表として表現されます。顧客表、商品表、注文表といった具合です。

それぞれのエンティティは、複数の属性を持ちます。属性とは、エンティティを詳しく説明するための項目です。顧客エンティティであれば、顧客番号、名前、住所、電話番号などが属性として考えられます。商品エンティティであれば、商品番号、商品名、価格、在庫数などが属性でしょう。注文エンティティであれば、注文番号、注文日時、注文した顧客、注文された商品、個数などが属性となります。これらの属性は、表の中の列として表現されます。

属性の中には、エンティティを一意に特定できる特別な属性が存在します。これを主キーと呼びます。例えば、顧客番号は顧客を一意に識別できるので、顧客エンティティの主キーとなります。主キーを用いることで、データベース内で重複するデータの登録を防ぎ、データの一貫性を保つことができます。また、他のエンティティとの関連付けを明確にする上でも重要な役割を果たします。例えば、注文エンティティは、顧客番号を用いて顧客エンティティと関連付けることができます。このように、エンティティと属性を理解することは、データベース設計の基礎であり、情報を整理し効率的に管理するために不可欠です。

リレーションシップについて

物事同士の繋がり、すなわち関係性を指す用語に「関係」があります。これは、様々な場面で物事同士がどのように結びついているのかを理解するために欠かせない考え方です。データベースの世界においても、この関係性は重要な役割を果たし、「関係」はデータの集合である実体同士の繋がりを表現するために用いられます。

例えば、顧客と注文を考えてみましょう。顧客は注文を行い、一つの注文は一人の顧客に紐づきます。このように、顧客と注文の間には「注文する」という関係が存在します。他にも、商品と注文の間には「注文される」という関係が考えられます。一つの注文には複数の商品が含まれるため、商品と注文の関係は一対多となります。

関係には種類があり、一対一、一対多、多対多といった関係があります。一対一の関係は、一人の顧客が一つの住所を持つといった場合に該当します。一対多の関係は先述の顧客と注文の関係のように、一方が複数に結びつく場合です。多対多の関係は、複数の学生が複数の講座を受講するといったように、双方ともに複数に結びつく場合に該当します。どの関係性になるのかは、データベースの設計に大きな影響を与えます。

関係は、データベースにおいて外部キー制約という仕組みで実現されます。これは、ある実体のデータが、別の関連する実体のデータを参照することを可能にする仕組みです。例えば、注文データには顧客番号が含まれ、この顧客番号は顧客データを参照します。これにより、どの注文がどの顧客に紐づいているかを明確に管理できます。関係性を正しく理解し、データベースに適切に実装することは、データの一貫性を保ち、正確な情報を管理するために不可欠です。

属性について

ものの性質や特徴を表すものを、属性と言います。これは、ある対象に関する様々な情報を細かく分類して捉えるための考え方です。例えば、「顧客」という対象を考えてみましょう。顧客には、顧客番号、名前、住所、電話番号など、様々な情報があります。これらの顧客に関する一つ一つの情報が、属性にあたります。

データベースでは、これらの属性は表の列として表現されます。表全体である顧客という大きな枠組みの中に、顧客番号、名前、住所、電話番号といった個々の情報がそれぞれ列として整理されている様子を思い浮かべてください。それぞれの属性には、どのような種類の情報が格納されるのかを示す型が決められています。例えば、顧客番号であれば数値、名前であれば文字列といった具合です。どの属性にどの型を割り当てるかは、その属性が持つ情報の性質に合わせて適切に選ぶ必要があります。顧客番号は計算に用いることもあるため数値型にし、名前は文字の並びであるため文字列型にするといったように、情報の種類に応じてふさわしい型を選択することが重要です。

属性の中には、特別な役割を持つものもあります。例えば、主キーは、ある対象を一意に特定するための属性です。顧客番号は、多くの場合、他の顧客と重複しないように設定されているため、主キーとして使われます。主キーのおかげで、データベースの中から特定の顧客の情報を確実に見つけることができます。また、外部キーは、異なる表の間の関係性を示すための属性です。例えば、注文情報を持つ表の中に顧客番号を外部キーとして設定することで、どの顧客がどの注文を行ったのかを紐付けることができます。このように、主キーと外部キーは、データベース全体の整合性を保つ上で重要な役割を果たしています。適切な属性を設定し、それぞれの属性にふさわしい型を割り当てることで、正確で使いやすいデータベースを構築することができます。これは、情報を効率的に管理し、活用していく上で非常に大切なことです。

E-R図の作成方法

情報を適切に整理して蓄積するデータベースを構築するためには、まずデータの構造を視覚的に表現した設計図が必要です。この設計図の役割を果たすのが、実体関連図、いわゆるＥ－Ｒ図です。Ｅ－Ｒ図は、箱と線、ひし形を用いてデータの関係性を分かりやすく示す手法です。

Ｅ－Ｒ図を作成する最初の段階は、データベースに格納する情報を整理することです。顧客情報、商品情報、注文情報など、どのような情報を管理したいのかを明確にします。次に、これらの情報から「実体」と「関連」を抽出します。実体とは、データベースで管理する対象となるものです。例えば、顧客、商品、注文などが実体となります。実体は、Ｅ－Ｒ図では四角形で表現します。

関連とは、実体同士の関係性を示すものです。例えば、顧客は注文を行う、商品は注文に含まれる、といった関係が考えられます。関連は、Ｅ－Ｒ図ではひし形で表現し、実体と実体の間を線で結ぶことで表現します。線には、実体と関連のつながり方を示す記号を付け加えます。一対一、一対多、多対多といった具合に、それぞれの関連の性質に応じて適切な記号を選択します。

実体の中には、属性と呼ばれる細かい情報が含まれています。顧客実体であれば、名前、住所、電話番号などが属性です。属性は、実体を表す四角形の中に書き加えます。属性の中でも特に重要なのが、各実体を一意に識別するための主キーです。主キーは、顧客番号や商品コードなど、重複のない値を持つ属性です。Ｅ－Ｒ図では、主キーを下線で強調して表記します。関連にも属性を追加できる場合があります。例えば、注文日や数量などは、注文という関連に付随する属性です。

Ｅ－Ｒ図を手書きで作成することも可能ですが、専用の作図ソフトを利用するとより効率的です。これらのソフトを使うことで、図の修正や共有が容易になります。Ｅ－Ｒ図はデータベース設計の土台となる重要な図です。正確で分かりやすい図を作成することで、データベースの構築をスムーズに進めることができます。丁寧に作成することで、後々の開発工程で発生する問題を未然に防ぐことにもつながります。

まとめ

情報を整理して蓄積するデータベースを作る際、設計図の役割を果たすのが「実体関連モデル」です。このモデルは、実体、関連、属性という三つの要素を使って、現実世界で見られる様々な情報をデータベースに格納するための設計図となります。

まず「実体」とは、現実世界に存在する人、物、事など、データベースで管理したい対象のことです。例えば、図書館のデータベースであれば、会員や書籍などが実体として挙げられます。それぞれの実体は「属性」と呼ばれる様々な特性を持っています。会員であれば、会員番号、氏名、住所などが属性となります。書籍であれば、書籍番号、タイトル、著者名などが属性となります。これらの属性が、データベースに格納される具体的な情報となります。

次に「関連」とは、実体と実体の間の繋がりのことです。例えば、図書館のデータベースであれば、会員が書籍を借りるという行為が、会員と書籍の間の関連となります。関連にも属性を設定することができます。例えば、貸出日や返却予定日などが関連の属性となります。

これらの実体、関連、属性を図で分かりやすく表現したものが「実体関連図」です。実体関連図を使うことで、データベースの構造を視覚的に把握することができます。これは、設計者同士の意思疎通をスムーズにし、設計ミスを減らすのに役立ちます。また、実体関連図は、データベースの利用者にとってデータベースの構造を理解する上でも役立ちます。

データベース設計を行う上で、実体関連モデルと実体関連図は非常に重要なツールです。これらを理解し、適切に活用することで、より効率的にデータベースを設計し、高品質なデータベースを構築することができます。複雑なデータ構造も簡潔に表現できるため、データベース設計に携わる者にとって必須の知識と言えるでしょう。実体関連モデルと実体関連図を学ぶことで、データベース設計の技術を高め、より良いデータベースを作り出すことができるでしょう。