データベースの機能

データベースを考える時、利用者の視点で分類すると、(1) データベースの管理者(データベース全体の管理)、(2) 応用プログラマ(SQLなどを使って目的のアプリケーションに合わせた処理を行う)、(3) エンドユーザ(データベース処理の専門家でなく、DBシステムのGUIを使ってデータベースを操作する)となる。

データベース管理システム(DBMS)では、データとプログラムを分離してプログラムを書けるように、データ操作言語(SQL)で記述する。

また、データは独立して扱えるようにすることで、データへの物理的なアクセス方法があっても、プログラムの変更が不要となるようにします。

データベースは、利用者から頻繁に不定期にアクセスされる。このため、データの一貫性が重要となる。これらを満たすためには、(a) データの正当性の確認、(b) 同時実行制御(排他制御)、(c) 障害回復の機能が重要となる。

これ以外にも、データベースからデータを高速に扱えるためには、検索キーに応じてインデックスファイルを管理してくれる機能や、データベースをネットワーク越しに使える機能などが求められる。

データベースに対する視点

実体のデータをそれぞれの利用者からデータベースを記述したものはスキーマと呼ばれる。そのスキーマも3つに分けられ、これを3層スキーマアーキテクチャと呼ぶ。

• 外部スキーマ – エンドユーザからどんなデータに見えるのか
• 概念スキーマ – 応用プログラマからは、どんな表の組み合わせで見えるのか、表の中身はどんなものなのか。
• 内部スキーマ – データベース管理者から、どんなファイル名でどんな形式でどう保存されているのか

データモデル

データを表現するモデルには、いくつかのモデルがある。

• 階層モデル – 木構造で枝葉に行くにつれて細かい内容
• ネットワークモデル – データの一部が他のデータ構造と関係している。
• 関係モデル – すべてを表形式で表す

データベースの基礎

データベースは、1970年頃に、E.F.コッド博士によりデータベースのための数学的な理論が確立された。

• 集合 A, B – 様々なデータ
• 直積 A✕B = { (x,y) | x∈A , y∈B } 集合A,Bのすべての組み合わせ
• 関係 R(A,B) すべての組み合わせのうち、関係があるもの。直積A,Bの部分集合

例えば、A={ s,t,u } , B={ p,q } (定義域) なら、

A✕B = { (s,p) , (s,q) , (t,p) , (t,q) , (u,p) , (u,q) }

このうち、Aが名前(sさん,tさん,uさん)、Bが性別(p=男性,q=女性)を表すなら、

R(A,B) = { (s,p) , (t,q) , (u,p) } 　　(例)
(例)：(sさん,男性) , (tさん,女性) , (uさん,男性)

理解確認

• データベースにおける3層スキーマアーキテクチャについて説明せよ
• 集合A,Bが与えられた時、関係R(A,B) はどのようなものか、数学定義や実例をあげて説明せよ。