データベース工学　2011年度資料

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あきとしあくや
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1 データベース工学 2011 年度資料 /4-7 情報学科最首この資料の目次情報処理推進機構が行う情報処理技術者試験について 1.E-R 図について情報処理技術者試験問題より引用概念データモデル ( 概念モデル ) 論理モデルリレーショナルモデル ( 関係モデル関係スキーマ ) スーパータイプとサブタイプ包含と真部分集合情報処理推進機構が行う情報処理技術者試験について試験区分にデータベーススペシャリスト試験 ( 春 ) があるこの講義ではその午前の問題でデータベース関連のものをとりあげる以下がそのホームページでの説明である 1. 対象者像高度 IT 人材として確立した専門分野をもちデータベースに関係する固有技術を活用し最適な情報システム基盤の企画要件定義開発運用保守において中心的な役割を果たすとともに固有技術の専門家として情報システムの企画要件定義開発運用保守への技術支援を行う者 2. 役割と業務データ資源及びデータベースを企画要件定義開発運用保守する業務に従事し次の役割を主導的に果たすとともに下位者を指導する (1) データ管理者として情報システム全体のデータ資源を管理する (2) データベースシステムに対する要求を分析し効率性信頼性安全性を考慮した企画要件定義開発運用保守を行う (3) 個別システム開発の企画要件定義開発運用保守においてデータベース関連の技術支援を行う 3. 期待する技術水準高品質なデータベースを企画要件定義開発運用保守するため次の知識実践能力が要求される (1) データベース技術の動向を広く見通し目的に応じて適用可能な技術を選択できる (2) データ資源管理の目的と技法を理解しデータ部品の標準化リポジトリシステムの企画要件定義開発運用保守ができる (3) データモデリング技法を理解し利用者の要求に基づいてデータ分析を行い正確な概念データモデルを作成できる (4) データベース管理システムの特性を理解し高品質なデータベースの企画要件定義開発運用保守ができる 1

2 4. 試験時間出題形式出題数 ( 解答数 ) 午前 Ⅰ 午前 Ⅱ 試験時間 9:30~10:20(50 分 ) 10:50~11:30(40 分 ) 出題形式多肢選択式 ( 四肢択一 ) 多肢選択式 ( 四肢択一 ) 出題数解答数出題数 :30 問解答数 :30 問出題数 :25 問解答数 :25 問午後 Ⅰ 午後 Ⅱ 試験時間 12:30~14:00(90 分 ) 14:30~16:30(120 分 ) 出題形式記述式記述式出題数解答数出題数 :3 問解答数 :2 問出題数 :2 問解答数 :1 問過去の問題 ( 過去問 ) は以下の URL にリンクがある年 ( 平成 22 年 ) の問題は以下の URL にリンクがある参考書テクニカルエンジニアデータベース 2010 年度翔泳社リレーショナルデータベース入門増永著サイエンス社 1991 年インターネット (e-words.jp, ウィキペディアなど ) Basic 情報処理 ( データベース ) カンニングペーパー 1.E-R 図について (E-R モデル ) データを実体 (entity) と関連 (relationship) 属性 (attribute) という 3 つの構成要素でモデル化する ER モデルを図で表したものデータベースを設計する際などに広く用いられている 1975 年マサチューセッツ工科大学 (MIT) の Peter Chen 氏は世の中に存在するあらゆるものは実体と関連という 2 つの概念で表現が可能として E-R モデルを発表し同時に ER 図を提唱した実体とは簡潔に言えば名詞で表現されるものであり管理の対象として存在するものである関連とは実体と実体の関係を示したものや実体に対する操作などのことであり動詞で表現することができるまた属性とは実体の特性や実体に関する情報のことを指す ER 図の表現手法にはいくつかの記法が提唱されており最初に Chen 氏が考案したものを Peter Chen 記法という実体を四角形関連をひし形で表すというシンプルな表記法である一方データベースの設計に特化した表記法としては米国標準技術研究所 (NIST) が規格化した IDEF1x(ICAM DEFinition Language) 記法 James Martin 氏が提唱した IE(Information Engineering) 記法などがある (e-words.jp より ) 拡張された E-R 図が情報処理技術者試験では使用される拡張された E-R 図が E-R 図と異なる点エンティティタイプにスーパータイプサブタイプが導入される 2

3 エンティティエンティティは対象事物をモデル化 1 つのエンティティは属性をもつデータ制約が定義される属性が値をもったものをインスタンスというエンティティとインスタンスの関係エンティティ例インスタンス例エンティティ名学生学生属性 1 学生コード 07j5003 属性 2 学生名青木功. 住所八王子市リレーションシップリレーションシップは業務ルールによって起きるエンティティ間の結びつき 2 つのエンティティのインスタンス間に参照関係があれば両エンティティはリレーションシップで結ばれる例 : 履修担当という 2 つのエンティティがある履修担当学生名科目名科目名教員名各インスタンスを下記のようにする両インスタンス間には下図のような線で結んだリレーションシップがある左図で四角はインスタンス線はリレーションシップである左右で同じ科目名のインスタンスを結ぶエンティティタイプについてエンティティの構造を定義したものをエンティティタイプというエンティティと同じと考えてよい 3

4 多重度エンティティとリレーションシップの間にあるインスタンスの対応関係を多重度という相手の 1 つのインスタンスに対して自分側のインスタンスが常に 1 なら矢印のつかない直線で表す相手の 1 つのインスタンスに対して自分側のインスタンスが複数の場合があれば矢印のついた直線で表す矢印の方向は自分のエンティティの方向である上例では以下となるこの例は学生は科目を履修するというルールに対応する多側 1 側上記の関係を 1 対多というこの例は履修リレーションシップである多重度には 1 対 1 多対多がある多重性の判定 2 個のエンティティ A,B 間の多重性については以下で多重性を決める 1 A のインスタンス 1 個に対する B のインスタンスの数 : 多または 1 B のインスタンスの数が 1 のとき B 側のリンクは線 ( 矢印なし ) B のインスタンスの数が多のとき B 側のリンクは B 向きの矢印 2 B のインスタンス 1 個に対する A のインスタンスの数 : 多または 1 A のインスタンスの数が 1 のとき A 側のリンクは線 ( 矢印なし ) A のインスタンスの数が多のとき A 側のリンクは A 向きの矢印問題 1 次の各場合の多重度を図示しなさい 4

5 5

6 上記 4 問について以下のように解答しなさい下記の A,B 間に線を引いて解答する A B 問題 2 以下の多重性を対で答えなさいは上記の 1 は上記の 2 である問 1: A のインスタンス 1 個に対する B のインスタンスの数がの場合 B のインスタンス 1 個に対する A のインスタンスの数は 1 問 2:A のインスタンス 1 個に対する B のインスタンスの数が 1 B のインスタンス 1 個に対する A のインスタンスの数は 1 5,10 の場合問 3:A のインスタンス 1 個に対する B のインスタンスの数が 1 の場合 B のインスタンス 1 個に対する A のインスタンスの数は 1 オプショナリティについて情報処理技術者試験では 2006 年から表記ルールにオプショナリティが加わる (Optionality 選択性 ) オプショナリティでは多重度に 0 を含むか否かを表現する相手のインスタンスに対して自分側のインスタンスが必ず存在する場合で表す相手のインスタンスに対して自分側のインスタンスが存在しない場合があるときで表す 6

7 例 :1 対 1 見積と契約の関係で表すと見積は必ずしも成約に至るとは限らないが成約した契約書は一つの見積書が基となる見積がない契約は認められない例 :1 対多部署と社員の関係で表すと一つの部署には社員が一名以上所属社員が一人もいないが部署の名前だけ残っている社員は必ずどこかの部署に所属している例 : 多対多商品と注文の関係で表すと一つの商品に対して複数の取引先から注文が入る顧客は一回の発注で複数の商品を注文できる商品詳細のない注文はない参考 URL: データスペシャリスト 7

8 連関エンティティ多対多のリレーションシップはそのまま論理データモデルにすると非正規形になる多対多を排除するためそのエンティティ A,B 間に新たなエンティティ C を設け A と C の間のリレーションシップ B と C の間のリレーションシップで古いリレーションシップを置き換えるこの新たに設けたエンティティ C を連関エンティティという A,B というエンティティがあるこれが多対多の多重度のとき A の主キー a,b の主キー b とすると (a,b) をインスタンスとするエンティティ C を作ると C が連関エンティティである ( 主キーの説明は後で行う ) 例題 A は商品 B は購入者とする 1 人の購入者は複数の商品を買う 1 つの商品は複数の購入者が購入する従って A と B は多対多の関係である C を購入伝票とする購入伝票には { 購入日購入者商品 } が記入される購入伝票の購入者は 1 人商品は 1 個である従って 1 つの購入伝票に対して 1 つの購入者 1 つの商品であるこれは上図の A,B からでるリンクの矢印のない端に対応する 1 つの商品に対しては複数の購入伝票が存在する 1 人の購入者に対しては複数の購入伝票が存在するこれは上図の C に入るリンクの矢印の端に対応する情報処理技術者試験から引用 2002 年問題 26 より問題 3 次ページの問題 (2002 年問題 26) で以下の問に答えなさい注文のインスタンスは注文伝票とする問 1 1 枚の注文伝票に書かれる商品の数はいくつか? 問 2 注文伝票で同じ注文主である伝票の数はいくつか? 問 3 1 枚の注文伝票に書かれる届け先の数はいくつか? 問 4 1 つの商品に対する注文伝票はいくつか? 解答は 1 または複数とする 8

9 ( 解ア ) 上記問題はあるエンティティから他のエンティティに複数の対応がある場合です注文した顧客コード届け先の顧客のコードが注文のオブジェクトに記される 2003 年問 29 より ( 次頁より ) これは語学教材 ( 教科書辞書など ) を販売する会社で営業員は複数の担当地域が決められている担当地域の顧客から受注を得る 1 地域を複数の営業員が担当という問題であるエンティティは営業員地域担当地域受注顧客受注明細教材である問題 4 上文より以下の質問に答えなさい 1 営業員と地域の多重度 2 担当地域と顧客の多重度 3 顧客と受注の多重度 4 受注と受注明細の多重度 5 教材と受注明細の多重度受注明細には { 月日 1 発注者 1 受注教材 } が記されるとする解答 :1 多対多 ( 営業員は複数の担当地域が決められる 1 地域を複数の営業員が担当 ) 2 1 対多 (1 顧客の地域は 1 つ 1 地域に複数の顧客 ) 3 多対 1(1 受注に 1 顧客 1 顧客に複数受注 ) 4 1 対多 ( 受注と受注明細は 1 受注に複数受注明細 1 受注明細に 1 受注 ) 5 多対 1(1 受注明細に 1 教材 1 教材に複数の受注明細 ) 9

10 問題下記のアからエで下記のエンティティの多重度を書きなさい営業員と地域担当地域と顧客顧客と受注受注と受注明細教材と受注明細解答は各欄に下記の 1 から 4 で答えなさい解答候補 1.1 対対多 3. 多対 1 4. 多対多アイウエ 10

11 ( 解ウ ) 2004 年問題 26 より問題 5 (1) 利用者と予約の関係について説明しなさい (2) 予約と図書タイトルの関係について説明しなさい (3) 所蔵図書と図書タイトルの関係について説明しなさい 11

12 ( 解答ウ ) 問題 6 上記の問題で以下の問に答えなさい 1 または複数で答えなさい所蔵図書エンティティのインスタンスは所蔵図書カードとする予約のインスタンスは予約票とする問 1 1 枚の予約票に書かれる利用者 ID の数はいくつか? 問 2 予約票で同じ図書タイトル ID の予約票の数はいくつか? 問 3 所蔵図書カードで同じ図書タイトル ID のカードの数はいくつか? 2005 年の問題 32 より問題 7 以下に答えなさい 1. タイトルとビデオの多重度は何を表すか 2. 予約と貸し出しの多重度は何を表すか 12

13 ( 解答イ ) 2006 年の問題より 2006 年の問題 16 は自己参照の場合である組織というエンティティに子組織というデータ項目がある問題 16 に自己参照は除くものとすると書かれているエンティティの各オブジェクトがそれ自身以外のオブジェクトを参照しているということであるネットワーク構造の場合でも間接的に自己参照にならないようにする必要がある ( 解答ア ) 説明 : 組織のインスタンスを a,b,c,d,e とする a の子を d b の子を d,e c の子を a,b,e とする右図になるリンクの子の側に印を 13

14 付けた ( このようなものは使用しない ) 上図で受講は { 受講コード教師受講生教科コードその他 } からなる教師受講生の項には人の ID が入る ( 解答イ ) 関連に付されたロールについて : 教師を人の ID で表す場合教師をロールという役割ということ受講生についても同じ 14

15 ( 解答エ ) 上図では会社のインスタンス 1 個について人のインスタンスが 0 以上が対応人のインスタンス 1 個について会社のインスタンスが 0~5 が対応する雇用履歴は { 会社 ID, 人 ID} からなる従って人のインスタンス 1 個について雇用履歴のインスタンスが 0~5 が対応する会社のインスタンス 1 個について雇用履歴のインスタンスが 0 以上が対応する 2007 年問題 31 より UML によるモデルの表記上記では実績予定のエンティティはトランザクションエンティティを継承している月毎に期首在庫量トランザクションの実績予定が決まっている場合を想定する保有エンティティは品目倉庫エンティティの連関エンティティである保有エンティティはインスタンスは { 品目 ID 倉庫 ID 期首在庫量その他 } からなるまた保有エンティティは在庫エンティティと 1 対多の関係なので在庫エンティティのインスタンスは { 保有 ID 数量指定日その他 } からなる在庫インスタンスの数量は上図の式で与えられるからトランザクションが発生する毎に変わるその値を持った在庫インスタンスが存在することになるまた保有エンティティはトランザクションエンティティと 1 対多の関係なのでトランザクションエンティティのインスタンスも { 保有 ID 数量移動日その他 } となるこの保有 ID から品目 ID 倉庫 ID が決まる 15

16 ( 解答イ ) 2008 年問題 31 より ( 解答イ )2006 年問題 27 と同じ 16

17 概念データモデル ( 概念モデル ) データベース化の対象となる実世界のデータ構造が認識されある記号系で記述されるそれを概念データモデル ( または概念モデル ) という E-R モデルもその 1 つである論理モデル概念モデルは DBMS で管理可能な表現になっていないことがあるそれを DBMS で実動可能な表現にモデル変換したものが論理モデルである現在論理モデルを記述するのに使用される記号系は以下であるリレーショナルデータベースネットワークデータベースハイアラキカルデータベース論理モデルは概念スキーマとも呼ばれるリレーショナルモデル ( 関係モデル関係スキーマ ) 1970 年に IBM のコッドが提案した論理モデルであるこれに基づきリレーショナルデータベースが構成されるスーパータイプとサブタイプスーパータイプとサブタイプの間のリレーションシップの表記ルール汎化専化関係を表現するのにスーパータイプサブタイプというエンティティを用いる汎化では複数のサブタイプの共通の属性を持つ 1 つのタイプを作りスーパータイプとするサブタイプを汎化したのがスーパータイプであるサブタイプの属性はその共通の属性を除いた属性となるサブタイプはスーパータイプの持つ属性とリレーションシップを継承する更にサブタイプは固有の属性とリレーションシップを持つスーパータイプとサブタイプの主キーは同一である記述方法サブタイプとスーパータイプの間に線を引き途中にを置く ( 下記参照 ) 問題 8 スーパータイプ 1 個サブタイプ 2 個からなる例を書きなさい包含と真部分集合エンティティはインスタンスの集合なのであるエンティティに含まれるすべてのインスタンスが別のエンティティのインスタンスの集合に含まれることがあるこれを包含関係になるというエンティティ A はインスタンスの集合を IA, 17

18 エンティティ B はインスタンスの集合を IB とする IA={x,y,z,w,v,} IB={y,w} とする IA は IB を包含している IA と IB は等しくないこの場合 IB は IA の真部分集合というこの場合エンティティ A をスーパータイプエンティティ B をサブタイプとする汎化関係を結ぶことができる 18

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Microsoft Word - db4_ＥＲモデル.doc

Microsoft Word - db4_ＥＲモデル.doc 4. ER モデル 4.1 E-R モデルとは何かを理解する a. 教 p.43 上部の図 [ER 図の一例 ] のうち顧客の部分 ( 右図参照 ) が表していることを説明せよ顧客 b. 同様に [ER 図の一例 ] のうち商品の部分が表していることを説明せよ c. 同図中で顧客 < 注文 > 商品の部分が表していることを説明せよ顧客番号顧客名住所 d. 教 p.43 で E ( エンティティ

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