【応用情報】データベースのモデル化と設計について解説

この記事ではデータベースの設計とスキーマモデルについてIT初心者にも分かりやすく解説します。

応用情報ではデータベースの設計とスキーマモデルに関する問題が出題されます。是非最後までご覧ください。

データベースの設計の流れ

データベースはこのような流れで設計します。

概念設計

概念設計では、現実世界をどのようにデータで表現するのか決定します。

E-R図

概念設計で現実世界をデータ構造にするのによく使われるのがE-R図です。
E-R図では現実世界のモノ同士の関係性を図式化します。
Eは「Entity」の頭文字で「実体(要するにモノ)」を意味して、
「R」は「Relationship」の頭文字で「関係性」を意味します。

E-R図は、以下の3つの要素を含みます。

• 現実のモノを表す実体（下のE-R図の赤で記載した箇所）
• 実体同士の関係性を表す関係性（下のE-R図の青で記載した箇所）
• 実体が持つ性質を表す属性（下のE-R図の緑で記載した箇所）

関係性の矢印

関係性の矢印の向きは「こちらから見て、相手の実体が複数あるか」で決まります。
複数存在する場合は相手の実体の方向に矢尻が付きます。矢印は省略されることもあります。

会社-社員の関係性を例に考えると、会社には社員が複数人所属していますが、
社員が所属する会社は1つだけです。

社員-社員番号の関係性だと、社員1人につき社員番号が1つ割り当てられ、同じ社員番号を持った社員は1人しかいません。

関係性の数字

関係性の矢印の上には数字は「こちらから見て、相手の実体が何個あるか」で決まります。

数字（例：1）	相手の実体がX個ある。1の場合は1個。
0..*	相手の実体が0個以上ある。
1..*	相手の実体が1個以上ある。
0..1	相手の実体が0個以上1個以下ある。

「*」には複数という意味があり、「..」には〇以上×以下という意味があります。

会社-社員の関係性を例に考えると、会社には社員が1人以上所属していますが、
社員が所属する会社は1つだけです。

論理設計

論理設計ではデータをどのように管理するかを決定します。
表の構成・属性・関係性を決定します。論理設計をするのはデータ管理者です。

物理設計

物理設計ではハードウェアを含む、データベースの構成を決定します。
物理設計をするのはデータベース管理者です。

スキーマ

スキーマとはデータベースの構造や仕様を定義するものです。
データベースを設計するのに決めるべきものをスキーマと呼んでるくらいの理解で大丈夫だと思います。

概念設計→論理設計→物理設計で定義したものをそれぞれ概念スキーマ-論理スキーマ-物理スキーマと呼ぶことがあります。

ANSI/SPARC 3層スキーマ

ANSI/SPARC 3層スキーマはデータベースの構造を外部スキーマ-概念スキーマ-内部スキーマの3層で定義するモデルです。

概念スキーマと外部スキーマの違いが分かり辛いですが、
概念スキーマでデータの管理方法を定義して、外部スキーマでデータの活用方法を定義するイメージです。

応用情報技術者試験での出題例

令和5年度春期問29

令和4年度春期問27