データベース08: 実体関連モデルとは?

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実体関連モデル（1/3）⼭本祐輔名古屋市⽴⼤学データサイエンス学部 yusuke_yamamoto@acm.org 第8回データベース 2024年6月10日〜実体関連モデルとは？

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講義ノート https://bit.ly/3xqTSds

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draw.io: 実体関連図を書くツール https://app.diagrams.net/

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データモデリングの流れ 1 Flow of Data Modeling

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関係データモデルあるゆるデータを表（=関係）として表現するモデル - データに冗⻑性がない - データのもつ⼀貫性制約（正しさに関する制約）が保持するのが容易

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関係スキーマ関係関係スキーマインスタンス = + 関係の名前と関係がもつ属性，⼀貫性制約に関する情報 (𝐑 A! , … , A" , {𝜎! , … , 𝜎# }) 記法関係名属性⼀貫性制約の集合 𝐑 A! , … , A" ⼀貫性制約が⾃明 or 考慮しないとき

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関係データモデル上の⼀貫性制約一貫性制約ドメイン制約キー制約参照制約データ従属性実世界を正しく反映すべく DB上のデータが満たすべき規則 … ⼀貫性制約を考慮して関係スキーマの定義や関係の分解を⾏う

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典型的な関係データモデル学生ID 姓名入学年所属 s00001 川澄桜 2023 A学部 s00002 山畑滝子 2024 B学部 s00003 田辺通 2024 C学部科目ID 科目名開講年度 c0001 線形代数 2023 c0002 線形代数 2024 c0003 統計学入門 2024 科目ID 学生ID 成績 c0001 s00001 不可 c0002 s00001 良 c0002 s00002 優 c0003 s00003 可学⽣科⽬履修 … … … データの正しさを担保するためにデータを複数の表に分割

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データモデリングの流れ概念モデリング論理モデリング対象世界をざっくりとモデル化 DBMSに応じて概念モデルを変換実体関連モデル関係データモデル 𝐑 A! , … , A" 𝐑 A! , … , A" 𝐑 A! , … , A"

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実体関連モデル 2 Entity-Relationship Model

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実体関連モデルとは？商品商品ID 商品名価格発売⽇ユーザユーザ名⽒名 email 住所購⼊希望登録⽇製造メーカー企業名 email TEL 対象とする実世界のデータのすべてを実体と関連の2種類で分類・記述する概念モデル実体関連モデルは実体関連図（ER図）として表現される

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実体（1/2）実体実体集合データ対象をモデル化しようとしたときに，独⽴した存在として⼀意に識別可能な物体や事象 - 同じ種類の実体の集合 - 実体集合内の集合は⼀意に特定できなければならない⼭本祐輔⼤島裕明⽥中克⼰研究者 … はーいお茶午前の紅茶健康⻨茶商品 … 線形代数データベース⼈⼯知能科⽬ … 実体概念的なものも識別可能な事象であれば「実体」となりえる

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実体（2/2）実体型 - 実体集合の名前や属性，⼀貫性制約を定めた型 - 実体型は1つ以上の属性をもつ - 実体集合内の実体を⼀意に特定する極⼩の属性集合を主キーと呼ぶ商品商品ID 商品名価格実体型は四⾓で書く属性は丸で囲い実体型と線でつなぐ主キーには下線を引く

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実体関連図における実体型の解釈商品商品ID 商品名価格商品ID = P0001 商品名 = はーいお茶価格 = 150 商品ID = P0002 商品名 = PONオレンジ価格 = 180 実体集合「商品」実体型「商品」実体型によって注目する実体の特徴が決まる「実体」は主キーで⼀意に特定できなければならない

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Q1: 実体（1/3） Q. Orange Musicは仮想のサブスクリプション型⾳楽ストリーミングサービスである． Orange Musicでは「ユーザ」は「ユーザID」「⽒名」「性別」「誕⽣⽇」「電話番号」をもつ．この状況を実体関連図で表現せよ．ユーザユーザID ⽒名性別誕⽣⽇電話番号 A.

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Q2: 実体（2/3） Q. Orange Musicでは「楽曲」は「楽曲ID」「楽曲名」「ジャンル」「⻑さ」をもつ．この状況を実体関連図で表現せよ．楽曲楽曲ID 楽曲名ジャンル⻑さ A.

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Q3: 実体（3/3） Q. Orange Musicにおける実体型「楽曲」の実体の例を2，3挙げよ．属性値は適当でOK．楽曲ID : OM-12235 楽曲名: Room 335 ジャンル: ジャズ⻑さ: 5分39秒楽曲ID : OM-67235 楽曲名: アイドルジャンル: J-POP ⻑さ: 3分33秒 A.

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関連（1/2）関連 - 複数の実体間のつながりを表す - 関連はつながっている実体によって⼀意に特定できる関連集合 - 同じ種類の関連の集合 - 関連集合内の集合は⼀意に特定できなければならない A 商品X B ユーザAは商品Xを「購⼊希望」登録商品Y ユーザBは商品Yを「購⼊希望」登録関連集合「購⼊希望」

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関連（2/2）関連型 - 関連集合の名前や属性，⼀貫性制約を定めた型 - 関連型は属性をもつことがある（持たなくてもよい）商品商品ID 商品名価格発売⽇ユーザユーザ名⽒名 email 住所購⼊希望登録⽇関連型はひし形で書く属性があれば丸で囲んで書く

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実体関連図における関連型の解釈（1/2）商品商品ID 商品名価格発売⽇ユーザユーザ名⽒名 email 住所購⼊希望登録⽇ A 商品X ユーザ名「A」のユーザは商品ID「PXXX01」の商品を 2023年9⽉25⽇に購⼊希望登録 B 商品Y ユーザ名「B」のユーザは商品ID「PYYY01」の商品を 2023年7⽉15⽇に購⼊希望登録関連集合「購⼊希望」

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関連関連 - 複数の実体間のつながりを表す - 関連はつながっている実体によって⼀意に特定できる関連集合 - 同じ種類の関連の集合 - 関連集合内の集合は⼀意に特定できなければならない A 商品X B ユーザAは商品Xを「購⼊希望」登録商品Y ユーザBは商品Yを「購⼊希望」登録関連集合「購⼊希望」ある実体の組み合わせによって特定できる関連は唯⼀ひとつ

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実体関連図における関連型の解釈（2/2）商品ユーザ購⼊希望ユーザ購⼊希望商品 P1 P2 P3 P4 P5 U1 U2 U3 U4 U1,P1 U2,P2 U2,P3 U3,P2 U1,P4 U4,P4 U4,P1 × ある実体の組み合わせによって特定できる関連は唯⼀ひとつ

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Q4: 関連（1/3） Q. Orange Musicでは「アーティスト」は「アーティストID」「アーティスト名」をもつ．「アーティスト」は作成した「楽曲」をOrange Musicに「公開」する．「公開」時には「公開⽇」が記録される．この状況を実体関連図で表現せよ．アーティストアーティストID アーティスト名公開公開⽇楽曲楽曲ID 楽曲名ジャンル⻑さ A.

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Q5: 関連（2/3） Q. Orange Musicでは「ユーザ」は「プレイリスト」を「作成」することがある．「プレイリスト」は「プレイリストID」「プレイリスト名」をもつ．プレイリスト「作成」時には「作成⽇」が記録される．作成された「プレイリスト」には「楽曲」を「追加」することができる．「追加」時には「追加⽇」が記録される．この状況を実体関連図で表現せよ．

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Q5: 関連（2/3） A.

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クイズ Q. 学⽣情報を管理するデータベースを検討中のあなた．あなたの⼤学ではどの学⽣も § ⾃分の⾯倒を⾒てくれる「先輩」学⽣ § ⾯倒を⾒てあげる「後輩」学⽣が割り当てられているとしよう．この状況を実体関連モデルで表現せよ．

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「先輩学⽣」と「後輩学⽣」を実体として扱うと先輩学⽣学⽣ID ⽒名所属世話先輩学⽣後輩学⽣⼭畑滝⼦⽥辺通北千種⼭畑滝⼦川澄桜世話後輩学⽣学⽣ID ⽒名所属実体・関連集合の要素⼆重に情報を管理することになるのはマズい…

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同⼀実体集合間の関連: 役割の付与実体型と関連型をつなぐ直線に役割を明⽰することで不要な実体型を除く学⽣学⽣ID ⽒名所属世話先輩後輩学⽣⽥辺通北千種⼭畑滝⼦川澄桜世話先輩先輩後輩後輩先輩後輩

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Q6: 関連（3/3） Q. Orange Musicの「ユーザ」は別の「ユーザ」を「フォロー」することがある．「フォロー」時には「フォロー⽇」が記録される．この状況を実体関連図で表現せよ．ユーザフォローフォローワーフォロー⽇フォローイー A.

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実体・関連を決める際の経験則 Peter Chen, “English, Chinese and ER diagrams”, Data & Knowledge Engineering, Vol. 23, No.1, 1997. 普通名詞実体型固有名詞実体他動詞関連型⾃動詞属性形容詞実体の属性副詞関連の属性

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回実施日トピック 1 04/15 ガイダンス：データベースを使わない世界 2 04/22 データベースの概念 3 04/29（祝）関係データモデル 4 05/13 SQL (1/3) 5 05/20 SQL (2/3) 6 05/27 SQL (3/3) 7 06/03 SQL演習 – レポート課題1 8 06/10 実体関連モデル (1/3) 9 06/17 実体関連モデル (2/3) 10 06/24 実体関連モデル (3/3) 11 07/01 正規化 (1/2) 12 07/08 正規化 (2/2) 13 07/15（祝）データベース設計演習 – レポート課題2 14 07/22 索引付け 15 07/29 NoSQL 16 08/05 期末試験今後の予定 37