①理論と実践の両立
②データベース設計の重要性の理解
③データベース運用能力の向上
3
アウトライン
1. イントロダクション
2. データベース設計の概要
3. 正規化
4. 問い合わせ結果からのテーブル生
成
5. SQL を用いた正規化
6. 正規形のバリエーション
4
SQLFiddle の画面
6
•右側のパネル: SQL問い合わせ。
SELECT などを入力。
•左側のパネル: テーブル定義、デー
タの追加など。SQLのCREATE TABLE
やINSERT INTO などを入力。
•実行ボタン
結果ウィンドウ
•実行ボタン
SQLFiddle でのデータベース管理システムの選択
（高度な機能）
7
データベース管理システムの選択
（この授業では MySQL を使用）
①理論と実践の両立
②データベース設計の重要性の理解
③データベース運用能力の向上
8
アウトライン
1. イントロダクション
2. データベース設計の概要
3. 正規化
4. 問い合わせ結果からのテーブル生
成
5. SQL を用いた正規化
6. 正規形のバリエーション
9
SQLFiddle の画面
11
•右側のパネル: SQL問い合わせ。
SELECT などを入力。
•左側のパネル: テーブル定義、デー
タの追加など。SQLのCREATE TABLE
やINSERT INTO などを入力。
•実行ボタン
結果ウィンドウ
•実行ボタン
SQLFiddle でのデータベース管理システムの選択
（高度な機能）
12
データベース管理システムの選択
（この授業では MySQL を使用）
9-1. イントロダクション
13
リレーショナルデータベースの仕組み
•データをテーブルと呼ばれる表形式で保存
•テーブル間は関連で結ばれる。複雑な構造を持ったデータ
を効率的に管理することを可能に。
14
関連
商品
ID
商品名
単価
1
みかん
50
2
りんご
100
3
メロン
500
購入者
商品番号
X
1
X
3
Y
2
購入
商品テーブルと購入テーブル
15
関連
商品
ID
商品名
単価
1
みかん
50
2
りんご
100
3
メロン
500
購入者
商品番号
X
1
X
3
Y
2
購入
Xさんは、1のみかんと，
3 のメロンを買った
Yさんは、 2 のりんごを買った
商品テーブルの情報
購入テーブルの情報
結合の例
•商品テーブルと購入テーブルを結
合して、購入者がどの商品を購
入したかのデータを取得。
•結合条件は、商品テーブルのID
属性と購入テーブルの商品番号
属性が等しい場合に結合
16
関連
商品
ID
商品名
単価
1
みかん
50
2
りんご
100
3
メロン
500
購入者
商品番号
X
1
X
3
Y
2
購入
SELECT * FROM 商品
JOIN 購入
ON 商品.ID = 購入.商品番号;
ID 商品名 単価
購入者
商品番号
1
みかん
50
X
1
3
メロン
500
X
3
2
りんご
100
Y
2
結合の例
17
SQLの実行により
新しく生成される
テーブル
ID 商品名 単価
購入者
商品番号
1
みかん
50
X
1
3
メロン
500
X
3
2
りんご
100
Y
2
SELECT * FROM 商品
JOIN 購入
ON 商品.ID = 購入.商品番号;結合条件
結合のためのSQL
関連
商品
ID
商品名
単価
1
みかん
50
2
りんご
100
3
メロン
500
購入者
商品番号
X
1
X
3
Y
2
購入
結合条件の指定
•商品テーブルの「ID」と購入テーブルの「商品番
号」属性が等しいという結合条件
•「等しい値を持つ」という結合条件の表し方
18
SELECT * FROM 商品
JOIN 購入
ON 商品.ID = 購入.商品番号;結合条件
結合のためのSQL
商品.ID = 購入.商品番号
テーブル1.属性3 = テーブル2.属性4
リレーショナルデータベースの重要性
1. データの整合性: リレーショナルデータベースは、デー
タの整合性を保持するための機能を有する。これにより、
誤ったデータや矛盾したデータが保存されるのを防ぐこ
とができる。
2. 柔軟な問い合わせ（クエリ）能力: リレーショナルデー
タベースのSQL（Structured Query Language）の使用に
より、複雑な検索やデータの抽出が可能になる。
3. トランザクションの機能: 一連の操作全体を一つの単位
として取り扱うことができる機能。これにより、データ
の一貫性と信頼性が向上する。
4. セキュリティ: アクセス権限の設定などにより、セキュ
リティを確保。
データの安全な保管、効率的なデータ検索・操作、ビジネス
や研究の意思決定をサポート。 19
リレーショナルデータベースの設計における
考慮事項
次のことを考慮して設計を行う
•データの冗長性を排除する正規化
•データの整合性を保証する制約
例：関連するテーブル間の参照に関する制約
例：同じ値が２度現れないという制約
20
正規化とその重要性
•正規化は、リレーショナルデータベースのテーブ
ルを適切な形に再構成することで、データの冗長
性を排除し、データの整合性を向上させるプロセ
ス。
•正規化は、データベース設計において欠かせない
21
正規化の例
22
正規化前 正規化後
名前
昼食
料金
A
そば
250
B
カレーライス
400
C
カレーライス
400
D
うどん
250
名前
昼食
A
そば
B
カレーライス
C
カレーライス
D
うどん
昼食
料金
そば
250
カレーライス
400
うどん
250
正規化により、元のテーブルにあった冗長性を排除．
冗長なデータがある
冗長なデータがない
名前
昼食
料金
A
そば
250
B
カレーライス
400
C
カレーライス
400
D
うどん
250
正規化前の問題
23
更新
350
カレーライスが
400円から 350円に値下げ
昼食の値段が１つのはずなのに、
350, 400 の違った値段の記録が
あり、不整合がある
「400」をすべて「350」に変更
する必要があるが、変更を間
違ったとする
昼食
値段
カレーライス
400
う
どん
250
名前
昼食
A
カレーライス
B
う
どん
C
カレーライス
350
正規化による問題解消
24
更新 カレーライスが
400円から 350円に値下げ
「400」をすべて「350」に変更
するのは1か所で済む。
間違いが起きにくい。
正規化の例
25
生徒名
クラス
教科
成績
田中
3
年A組
数学
85
田中
3
年A組
英語
90
佐藤
3
年B組
数学
88
佐藤
3
年B組
英語
92
生徒
ID
生徒名
クラス
1
田中
3
年A組
2
佐藤
3
年B組
生徒ID
教科
成績
1
数学
85
1
英語
90
2
数学
88
2
英語
92
正規化
正規化により、元のテーブルにあった冗長性を排除．
SQL によるテーブル定義
•テーブル名：T
•属性名：名前、昼食、料金
•属性のデータ型：テキスト、テキスト、数値
•データの整合性を保つための制約：なし
26
CREATE TABLE T (
名前 TEXT,
昼食 TEXT,
料金 INTEGER);
演習のため、正規化前のテーブルを作成
データ追加のSQL
27
INSERT INTO T VALUES('A', 'そば', 250);
INSERT INTO T VALUES('B', 'カレーライス', 400);
INSERT INTO T VALUES('C', 'カレーライス', 400);
INSERT INTO T VALUES('D', 'うどん', 250);
演習のため、正規化前のテーブルを作成
名前
昼食
料金
A
そば
250
B
カレーライス
400
C
カレーライス
400
D
うどん
250
DISTINCT は重複行の除去
28
SELECT 昼食 FROM T; SELECT DISTINCT 昼食 FROM T
昼食
そば
カレーライス
カレーライス
うどん
結果 結果
昼食
そば
カレーライス
うどん
演習１．テーブル定義と
データの追加
【トピックス】
1. SQL によるテーブル定義
2. SQL によるデータの追加
3. 問い合わせ（クエリ）による
確認
29
②左側のパネルに、テーブル定義とデータの追加を行う
SQL を入れる。
31
CREATE TABLE T (
名前 TEXT,
昼食 TEXT,
料金 INTEGER);
INSERT INTO T VALUES('A', 'そば', 250);
INSERT INTO T VALUES('B', 'カレーライス', 400);
INSERT INTO T VALUES('C', 'カレーライス', 400);
INSERT INTO T VALUES('D', 'うどん', 250);
③「Build Schema」をクリック
32
④右側のパネルに、問い合わせ（クエリ）を行うSQL を入
れる。
⑤「Run SQL」をクリック
SQL 文が実行され、結果が表示される。
⑥下側のウインドウで、結果を確認。
33
SELECT * FROM T;
⑦右側のパネルに、問い合わせ（クエリ）を行うSQL を入
れる。
⑧「Run SQL」をクリック
SQL 文が実行され、結果が表示される。
⑨下側のウインドウで、結果を確認。
34
SELECT 昼食 FROM T;
SELECT DISTINCT 昼食 FROM T;
自習１．データの追加
目的: 新しい行をテーブルに追加
テーブルTに新しい行である「E ラーメン 500」を
追加する SQL 文を解答してください
35
自習２．データの選択
目的: 基本的なSELECTを復習する
料金が「300」よりも大きい行を選択する SQL文を
解答してください
36
解答例
自習１
INSERT INTO T VALUES('E', 'ラーメン', 500);
自習２
SELECT * FROM T WHERE 料金 > 300;
37
9-2. データベース設計の概要
38
データベース設計
データベース設計は、データベースの構造を定めるプロセス
•テーブル名、属性、データ型、制約、索引
•テーブル間の関係性
考慮事項
•データの冗長性の減少：正規化
•データの整合性の保証：制約
例：関連するテーブル間の参照に関する制約
例：同じ値が２度現れないという制約
•データの検索や操作の効率化：索引、データベースの構造
の簡素化
39
データベース設計の重要性
•冗長性の減少と異状の防止
•整合性の保証
•性能の確保
•拡張性（将来のデータベース拡張への対応）
•SQL が単純になるような簡素なデータベースの構造
•セキュリティ
40
まとめ
•データベース設計は、冗長性の減少と異状の防止、整合性
の保証、性能の確保など、さまざまな面から重要
•正規化によりデータの冗長性を排除することは、データ
ベース設計において重要
41
9-3. 正規化
42
正規化
目的
•データベースの構造を最適化
•効率的なデータベース管理を実現
方針
テーブルの数を減らすことよりも、データの冗長性（重複）
を減らすことを行う
43
正規化のメリット
•データの冗長性の減少： データの重複を減らす
•異状の防止：更新、削除、挿入時の異状を防ぐ
•効率の向上：データベース全体のサイズが縮小すると、ス
トレージの効率化とデータベース操作の高速化が期待でき
る
•信頼性の確保：異状の防止により、データの信頼性の向上。
•管理の容易化：データベースの管理が容易になる
44
正規化と情報無損失
情報無損失の原則
•正規化においては、元のデータベースの情報が失われたり、
余計な情報が追加されたりしないことが重要
情報無損失の確認方法
•正規化を施した後のテーブル群から、正規化する前のテー
ブルを正確に復元できるかどうかを検証
•正規化が、データを損なわないことを保証
45
正規化と情報無損失
46
テーブル
テーブル テーブル
結合
正規化前
テーブル
正規化後
正規化後の
テーブル群を使い
正規化する前の
テーブルを復元可能
テーブル分割のバリエーション
47
名前
昼食
料金
A
そば
250
B
カレーライス
400
C
カレーライス
400
D
うどん
250
名前
昼食
A
そば
B
カレーライス
C
カレーライス
D
うどん
昼食
料金
そば
250
カレーライス
400
うどん
250
名前
料金
A
250
B
400
C
400
D
250
テーブルをどのように分割するかについては、様々考えられるが、
情報無損失で、データの冗長性が減少していることが重要
分割① 分割② 分割③
名前
昼食
A
そば
B
カレーライス
C
カレーライス
D
うどん
昼食
料金
そば
250
カレーライス
400
うどん
250
名前
料金
A
250
B
400
C
400
D
250
分割①
48
名前
昼食
料金
A
そば
250
B
カレーライス
400
C
カレーライス
400
D
うどん
250
名前
昼食
A
そば
B
カレーライス
C
カレーライス
D
うどん
分割①
昼食
料金
そば
250
カレーライス
400
うどん
250
•情報無損失である：OK
•データの冗長性が減少している：OK
テーブル名: X とする
テーブル名: Y とする
SELECT X.名前, X.昼食, Y.料金
FROM X JOIN Y ON X.昼食 = Y.昼食;
結合のコマンド
名前
昼食
料金
A
そば
250
B
カレーライス
400
C
カレーライス
400
D
うどん
250
このコマンドの実行により
元に戻る
分割②
49
名前
昼食
料金
A
そば
250
B
カレーライス
400
C
カレーライス
400
D
うどん
250
分割②
名前
昼食
A
そば
B
カレーライス
C
カレーライス
D
うどん
名前
料金
A
250
B
400
C
400
D
250
名前
料金
A
250
B
400
C
400
D
250
更新のとき、複数個所
書き換え必要な場合
あり
350
350
•情報無損失である：OK
•データの冗長性が減少していない：NG
データの
冗長性
分割③
50
名前
昼食
料金
A
そば
250
B
カレーライス
400
C
カレーライス
400
D
うどん
250
分割③
昼食
料金
そば
250
カレーライス
400
うどん
250
名前
料金
A
250
B
400
C
400
D
250
•情報無損失でない：NG
•データの冗長性が減少している：OK
正規化のまとめ
•正規化は、データベースの構造を最適化、効率的なデータ
ベース管理を実現
•テーブルの数を減らすことよりも、データの冗長性（重
複）を減らすことを行う
•メリット：データの冗長性の減少、異状の防止、効率の向
上、信頼性の確保、管理の容易化
•正規化では、情報無損失で、データの冗長性が減少するよ
うに、テーブルを分割する
51
9-4. 問い合わせ結果からの
テーブル生成
52
問い合わせ結果からのテーブル生成
CREATE TABLE … AS
CREATE TABLE … AS は、SQL のSELECT文の結
果に基づいて新しいテーブルを作成
53
名前
昼食
料金
A
そば
250
B
カレーライス
400
C
カレーライス
400
D
うどん
250
テーブル T
CREATE TABLE X AS
SELECT DISTINCT 名前, 昼食
FROM T;
昼食
料金
そば
250
カレーライス
400
うどん
250
テーブル X
SQLFiddle での実行画面
単純な問い合わせ
54
SQLFiddle での実行画面
CREATE TABLE … AS の使用
55
SQLFiddle では CREATE TABLE … AS は
左側のパネルに
9-5. SQL を用いた正規化
56
SQL を用いたデータベースの正規化
SQLを使用して、データベース内のテーブルを正規化
情報無損失で、データの冗長性が減少するようにテーブルを
分割する
57
テーブル
テーブル
正規化前
テーブル
正規化後
SQL を用いたデータベースの正規化
58
名前
昼食
料金
A
そば
250
B
カレーライス
400
C
カレーライス
400
D
うどん
250
名前
昼食
A
そば
B
カレーライス
C
カレーライス
D
うどん
昼食
料金
そば
250
カレーライス
400
うどん
250
正規化前
正規化後
CREATE TABLE X AS SELECT
DISTINCT 名前, 昼食 FROM T;
CREATE TABLE Y AS SELECT
DISTINCT 昼食, 料金 FROM T;
演習２で行うこと
59
正規化前 正規化後
名前
昼食
料金
A
そば
250
B
カレーライス
400
C
カレーライス
400
D
うどん
250
名前
昼食
A
そば
B
カレーライス
C
カレーライス
D
うどん
昼食
料金
そば
250
カレーライス
400
うどん
250
正規化により、元のテーブルにあった冗長性を排除．
冗長なデータがある
冗長なデータがない
演習２．テーブルの分割に
よる正規化
【トピックス】
1. テーブルの分割
2. 正規化
3. DISTINCT による重複除去
4. CREATE TABLE … AS による
テーブル生成
60
②左側のパネルに、テーブル定義とデータの追加を行う
SQL を入れる。（演習１から、末尾の２行が増えているの
で注意）
62
CREATE TABLE T (
名前 TEXT,
昼食 TEXT,
料金 INTEGER);
INSERT INTO T VALUES('A', 'そば', 250);
INSERT INTO T VALUES('B', 'カレーライス', 400);
INSERT INTO T VALUES('C', 'カレーライス', 400);
INSERT INTO T VALUES('D', 'うどん', 250);
CREATE TABLE X AS SELECT DISTINCT 名前, 昼食 FROM T;
CREATE TABLE Y AS SELECT DISTINCT 昼食, 料金 FROM T;
③「Build Schema」をクリック
63
④右側のパネルに、問い合わせ（クエリ）を行うSQL を入
れる。
⑤「Run SQL」をクリック
SQL 文が実行され、結果が表示される。
⑥下側のウインドウで、結果を確認。
64
SELECT * FROM X;
SELECT * FROM Y;
演習３．正規化における情
報無損失
【トピックス】
1. 正規化
2. 結合
65
②左側のパネルに、テーブル定義とデータの追加を行う
SQL を入れる。（演習２と同じ）
67
CREATE TABLE T (
名前 TEXT,
昼食 TEXT,
料金 INTEGER);
INSERT INTO T VALUES('A', 'そば', 250);
INSERT INTO T VALUES('B', 'カレーライス', 400);
INSERT INTO T VALUES('C', 'カレーライス', 400);
INSERT INTO T VALUES('D', 'うどん', 250);
CREATE TABLE X AS SELECT DISTINCT 名前, 昼食 FROM T;
CREATE TABLE Y AS SELECT DISTINCT 昼食, 料金 FROM T;
③「Build Schema」をクリック
68
④右側のパネルに、問い合わせ（クエリ）を行うSQL を入
れる。
⑤「Run SQL」をクリック
SQL 文が実行され、結果が表示される。
⑥下側のウインドウで、結果を確認。
69
SELECT X.名前, X.昼食, Y.料金 FROM X JOIN Y ON X.昼食 = Y.昼食;
自習３．学生情報のためのテーブル作成
目的: 学生とその受講情報を格納するテーブルを作成
次の SQL を実行することにより、S テーブルを作成。「SELECT * FROM S;」
により確認。
CREATE TABLE S (
StudentID INTEGER,
StudentName TEXT,
Course TEXT
);
INSERT INTO S VALUES (1, 'Alice', 'Math');
INSERT INTO S VALUES (1, 'Alice', 'Science');
INSERT INTO S VALUES (2, 'Bob', 'History');
INSERT INTO S VALUES (3, 'Charlie', 'Math');
INSERT INTO S VALUES (3, 'Charlie', 'History');
INSERT INTO S VALUES (3, 'Charlie', 'Science');
SELECT * FROM S; 70
自習４．冗長なデータの確認
目的: 学生について ID と名前のデータが冗長になっ
ていることを確認
自習３に続いて、次の SQL の実行結果を確認
SELECT StudentID, StudentName FROM S;
71
自習５．重複なしの学生情報抽出
目的: DISTINCT キーワードを用いて重複を除去す
る。
自習４に続いて、次の SQL の実行結果を確認
SELECT DISTINCT StudentID, StudentName
FROM S;
72
自習６．正規化
目的: DISTINCT キーワードを用いて重複を除去す
る。
自習４に続いて、次の SQL の実行結果を確認
CREATE TABLE U AS SELECT DISTINCT
StudentID, StudentName FROM S;
CREATE TABLE V AS SELECT DISTINCT
StudentID, Course FROM S;
SELECT * FROM U;
SELECT * FROM V;
73
74
自習３
75
自習４
76
自習５
77
自習６
9-6. 正規形のバリエーション
78
正規化と正規形
•正規形は、データベースの正規化におけるさまざまなレベル
•より高度な正規化レベルへ進むにつれて、データの冗長性を
より減少させることを目指す
79
•
第一正規形
•
第二正規形
•
第三正規形
•
ボイスコッド正規形（
3.5
正規形ともいう）
•
第四正規形
•
第五正規形
ただし、「レベルが高いほど良い」と決まってはいない。レ
ベルが高いほど、データ更新時の性能低下の可能性、制約の
記述不可能の可能性
第三正規形への変換例①
第一正規形や第二正規形のテーブルを、第三正規形に変換
80
名前
昼食
料金
A
そば
250
B
カレーライス
400
C
カレーライス
400
D
うどん
250
名前
昼食
A
そば
B
カレーライス
C
カレーライス
D
うどん
昼食
料金
そば
250
カレーライス
400
うどん
250
冗長なデータが原因で、
第三正規形ではない
両方とも、第三正規形
である
第三正規形への変換例②
第一正規形や第二正規形のテーブルを、第三正規形に変換
81
冗長なデータが原因で、
第三正規形ではない
両方とも、第三正規形
である
正規形のレベル
•
第一正規形
テーブルのセルには，１つの値を入れる．セルの合併はしない．
•
第二正規形
候補キーに含まれない属性は、すべて候補キーに従属する．そし
て，候補キーの部分集合には従属しない．
•
第三正規形
主キー以外の属性は，すべて主キーにのみ直接，従属する
•
ボイスコッド正規形（
3.5
正規形ともいう）
すべての従属関係
X→Y
について、それは自明であるか、
X
が超
キーである．
•
第四正規形
すべての多値従属関係
XY
について、それは自明であるか、
X
が
候補キーであるか、
X
がその超集合である．
•
第五正規形
すべての結合従属性について、それは自明であるか、候補キーに
より含意される
82
全体まとめ①
データベース設計
•データベース設計は、データベースの構造を定めるプロセス
•テーブル名、属性、データ型、制約、索引、テーブル間の関係性などを定める
データベース設計での考慮事項
•データの冗長性の減少：正規化
•データの整合性の保証：制約
•データの検索や操作の効率化：索引、データベースの構造の簡素化
データベース設計の重要性
•冗長性の減少と異状の防止
•整合性と性能の確保
•拡張性とセキュリティの確保
83
全体まとめ②
正規化の目的
データベースの構造を最適化。効率的なデータベース管理を実現
正規化のメリット
•データの冗長性の減少
•異状の防止
•効率の向上
•信頼性の確保
•管理の容易化
情報無損失の原則
•正規化においては、元のデータベースの情報が失われたり、余計な情報が追加
されたりしないことが重要
SQLを用いた正規化
•情報無損失で、データの冗長性が減少するようにテーブルを分割
•CREATE TABLE ... AS コマンドを用いて新しいテーブルを作成
84
①理論と実践の両立
正規化の目的は、データベースの構造を最適化し、効果的な
管理を実現することです。SQLを用いた正規化では、
「CREATE TABLE ... AS」のようなSQLコマンドを使用し
て、正規化を実行できます。
②データベース設計の重要性の理解
データベース設計は、テーブル名、属性、データ型、制約、
索引を定めるプロセスであり、データベース全体の構造を決
定します。正規化を行うことで、データの冗長性を減少させ、
良いデータベース設計を達成できます。データベース設計は、
冗長性の減少、異常の防止、整合性と性能の確保など、さま
ざまな観点から重要です。
③データベース運用能力の向上
正規化により、効率的なデータベース設計が可能になり、
データベース運用がより簡単になり、性能の向上も期待でき
ます。正規化においては、情報無損失原則に基づくテーブル
分割を行います。正規化を理解することは、データベース運
用能力の向上に寄与します。 85
