データベースとは

データベースとは#

Without data, you’re just another person with an opinion.

—Edwards Deming

学習目標#

  • データと情報の違いを理解する．

  • データベースシステムの構成を理解する．

  • データモデルの概念を理解する．

  • リレーショナルデータベースの特徴を理解する．

  • DBMSの主な機能を理解する．

  • SQL, NoSQL, DBMS, RDBMSなどの略語を使える．

用語#

略語

English

日本語

DBMS

Database Management System

データベース管理システム

RDBMS

Relational Database Management System

リレーショナルデータベース管理システム

SQL

Structured Query Language

-

NoSQL

Not Only SQL

-

DDL

Data Definition Language

データ定義言語

DML

Data Manipulation Language

データ操作言語

DCL

Data Control Language

データ制御言語

データと情報#

The goal is to turn data into information, and information into insight.

– Carly Fiorina

データ（Data） はコンピューターの処理の対象となる事実．状態・条件などを表す数値・文字・記号．

情報（Information） はある特定の目的について，適切な判断を下したり，行動の意思決定をするために役立つ資料や知識．

Example

  • データ：(太郎, M, 20)

  • 情報：太郎は20歳の男性です．

Example

  • データ：JC 01

  • 情報：中央線快速の東京駅行きの電車です．

データと情報の違い#

  • データは数値・文字・記号などで表現したもの．

  • 情報はデータが処理され，意味を持たせたもの．

  • 情報は意思決定に役立つ．

データベースシステム#

データベース（Database） はデータの組織的な集合である．

データベース管理システム（DBMS） はデータベースを管理し，データに対する操作を提供するソフトウェア．

データベースシステム（DBS） はデータベース，DBMS，アプリケーションプログラムの総称．

データモデル#

データモデル（data model） はコンピューターで，データベースシステムのデータを構造化するパターンである．

代表的なモデル#

  • 階層データモデル

  • ネットワークデータモデル

  • リレーショナルデータモデル

  • オブジェクト指向データモデル

  • XMLデータモデル

リレーショナルモデル#

リレーショナルモデル（relational model） はエドガー・F・コッドが1970年に数学の集合論に基づいて提案したデータモデルで，あらゆるデータがテーブルとして表現される．

Example

ある大学の学生と成績のデータをリレーショナルモデルで表現する．学生と成績のリレーションを以下の2つのテーブルで表現できる．

学生 テーブル

学籍番号

氏名

学科

202501

佐藤桃子

情報工学科

202502

鈴木一郎

機械工学科

…

…

…

成績 テーブル

学籍番号

科目

成績

202501

プログラミング

A

202501

線形代数

B

202502

プログラミング

B

…

…

…

この2つのテーブルを用いて，以下の問いに答えよ．

  • プログラミングの成績がAの学生は誰ですか？

  • その学生の学科は何ですか？

Example

ある企業の社員と部署のデータをリレーショナルモデルで表現する．社員と部署のリレーションを以下の2つのテーブルで表現できる．

社員 テーブル

社員番号

氏名

部署

1001

佐藤

E1

1002

鈴木

K2

1003

山田

E1

…

…

…

部署 テーブル

部署

部署名

部署長

E1

開発部

1003

K2

研究部

1002

…

…

…

この2つのテーブルを用いて，以下の問いに答えよ．

  • 開発部の部署長は誰ですか？

リレーショナルモデルの特徴#

  • データモデルが理解しやすい．

  • 高いデータ独立性の実現．

  • データ操作の非手続き性．

以上の特徴から，リレーショナルモデルはビジネスデータ処理に広く利用されている．

データベース管理システム#

データベース管理システム（DBMS）はデータベースを管理し，データに対する操作を提供するソフトウェア．

リレーショナルデータベース管理システム（RDBMS）は，リレーショナルデータベースを管理するDBMSの一種．

DBMSの主な機能#

  • データベース定義機能：スキーマ定義

  • データベース操作機能：データの追加，削除，更新，検索

  • データベース制御機能：障害回復，同時実行制御

SQLとNoSQL#

SQL（Structured Query Language） はRDBMSにおいてデータの操作を行うためのドメイン固有言語．NoSQL（Not Only SQL） はRDBMS以外のデータベースを指す用語．非リレーショナルデータベース．

Example

30歳以上の従業員を検索するSQL文．

SELECT * FROM employees WHERE age > 30;

以下のSQL文を考えよ．

  • 40歳以下の従業員を検索するSQL文．

  • 部署が「開発部」の従業員を検索するSQL文．

Note

ドメイン固有言語（Domain-specific language）とは特定のタスク向けに設計されたコンピュータ言語である．代表的なドメイン固有言語には以下のようなものがある．

  • SQL: データベース操作するための言語

  • HTML: ウェブページを作成するための言語

  • CSS: ウェブページのスタイルを設定するための言語

  • LaTeX: 文書を作成するための言語

汎用プログラミング言語（General-purpose programming language）のはドメイン固有言語の対義語である．代表的な汎用プログラミング言語には以下のようなものがある．

  • Python

  • Java

  • C++

主要なDBMS#

名称

種類

特徴

SQLite

RDBMS

軽量なRDBMS

MySQL

RDBMS

オープンソースで広く利用されているRDBMS

PostgreSQL

RDBMS

オープンソースのRDBMS．拡張性が高い．

SQL Server

RDBMS

マイクロソフト社が開発した商用RDBMS

MongoDB

NoSQL

非リレーショナルDBMS．JSON形式でデータを格納

Cassandra

NoSQL

分散型DBMS．大規模なデータを扱う．
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