データベース08: 実体関連モデルとは?

1. データモデリングの流れ
2. 実体関連モデル

講義ノートURL
https://dbnote.hontolab.org/content/er-model/01.html

Transcript

1. 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？
2. 講義ノート https://bit.ly/3xqTSds
3. draw.io: 実体関連図を書くツール https://app.diagrams.net/
4. データモデリングの流れ 1 Flow of Data Modeling
5. 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
6. 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
7. 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
8. 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
9. 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 いきなり完全無欠な関係スキーマを 設計するのは難しい・・・
10. 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"
11. 実体関連モデル 2 Entity-Relationship Model
12. 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
13. 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
14. 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
15. 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
16. 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.
17. 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.
18. 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.
19. 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.
20. 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.
21. 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.
22. 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」
23. 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
24. 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」
25. 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
26. 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
27. 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.
28. 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.
29. 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．
30. Q5: 関連（2/3） A.
31. 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．
32. 「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…
33. 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
34. 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.
35. 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.
36. 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
37. 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