2.2.3. データベースの論理設計

1. 概要

　データベースの論理設計は、データベース開発プロセスにおける重要な段階です。この段階では、実世界の要件を論理的なデータ構造に変換し、効率的で一貫性のあるデータベースの基盤を構築します。論理データモデルを作成することで、データの重複や矛盾を防ぎ、整合性のとれたデータベース設計を実現します。

2. 詳細説明

2.1. 論理データモデル

　論理データモデルは、データベースの構造を抽象的に表現するものです。このモデルでは、エンティティ（テーブル）、属性（列）、およびそれらの関係を定義します。例えば、書籍と著者の関係を管理する場合、書籍テーブルと著者テーブルをエンティティとして定義し、それぞれに適切な属性を設定します。これにより、実世界のデータを論理的に表現することが可能となります。

2.2. テーブル設計の基本概念

2.2.1. 行と列

　テーブルは、行（レコード）と列（フィールド）で構成されます。各行は一意の情報を表し、列はその情報の属性を定義します。

2.2.2. 主キー

　主キーは、テーブル内の各行を一意に識別するための列または列の組み合わせです。例えば、従業員テーブルでは「従業員ID」を主キーとして設定し、各従業員を一意に識別します。

2.2.3. 外部キー

　外部キーは、他のテーブルの主キーを参照する列で、テーブル間の関係を定義します。例えば、「従業員テーブル」の「部署ID」列は、「部署テーブル」の「部署ID」を外部キーとして参照することで、従業員と部署の関係を定義します。

2.3. 一貫性制約

2.3.1. 一意性制約

　一意性制約は、特定の列または列の組み合わせに対して、重複した値を許可しない制約です。例えば、「メールアドレス」列に一意性制約を設定することで、同じメールアドレスが複数の行で重複しないようにします。

2.3.2. 参照制約

　参照制約は、外部キーに対して適用される制約で、参照整合性を保証します。例えば、「従業員テーブル」の「部署ID」列が「部署テーブル」の「部署ID」に存在する値のみを許可することで、データの整合性を保ちます。

2.3.3. 検査制約

　検査制約は、特定の列の値が指定された条件を満たすことを保証する制約です。例えば、「給与」列に「給与 >= 0」という検査制約を設定することで、給与が負の値にならないようにします。

2.4. NULL値の扱い

　NULLは、値が未定義または不明であることを表します。NULL値の適切な扱いは、データの整合性維持に重要です。例えば、NULLを許容しない「NOT NULL」制約を「氏名」列に設定することで、必ず名前が入力されるようにします。

2.5. ユーザービュー

　ユーザービューは、基本テーブルから派生した仮想テーブルで、特定のユーザーやアプリケーションのニーズに合わせてデータを表示します。例えば、営業部門の担当者が必要とする情報のみを表示する「営業担当者ビュー」を作成し、不要なデータへのアクセスを制限します。

CREATE VIEW 営業担当者ビュー AS
SELECT 氏名, 部署名, 売上額
FROM 従業員
JOIN 売上 ON 従業員.従業員ID = 売上.従業員ID
WHERE 部署名 = '営業';

3. 応用例

3.1. 配置モードの最適化

　データベースの論理設計では、配置モードを考慮し、効率的なデータアクセスを実現します。例えば、頻繁にアクセスされるデータをキャッシュに保持することで、データベースへの問い合わせ回数を減らし、パフォーマンスを向上させることができます。

3.2. 親子集合順序の活用

　親子関係を持つデータ構造では、親子集合順序を利用してデータの階層構造を効果的に表現し、検索や更新の効率を高めることができます。例えば、製品カテゴリと製品の関係を階層的に管理することで、特定のカテゴリに属する製品を素早く検索できます。

3.3. 索引の設計

　適切な索引設計により、データの検索速度を大幅に向上させることができます。主キーや頻繁に検索条件として使用される列に索引を設定することで、クエリのパフォーマンスが改善されます。例えば、製品テーブルの「製品名」列にインデックスを設定することで、製品名での検索速度を向上させることが可能です。

CREATE INDEX idx_製品名 ON 製品(製品名);

4. 例題

例題1

問題：以下の要件に基づいて、適切な論理データモデルを設計してください。

書籍管理システムを作成する
書籍には、タイトル、著者、出版年、ISBNがある
著者は複数の書籍を執筆できる
各書籍にはジャンルが1つ以上設定できる

回答例：

書籍テーブル

主キー：書籍ID（自動採番）
属性：タイトル、出版年、ISBN
外部キー：著者ID（著者テーブルを参照）

著者テーブル

主キー：著者ID（自動採番）
属性：著者名

ジャンルテーブル

主キー：ジャンルID（自動採番）
属性：ジャンル名

書籍ジャンル関連テーブル

主キー：書籍ID, ジャンルID
外部キー：書籍ID（書籍テーブルを参照）、ジャンルID（ジャンルテーブルを参照）

例題2

問題：以下のテーブル定義において、適切な一貫性制約を設定してください。

CREATE TABLE 従業員 (
    従業員ID INT,
    氏名 VARCHAR(50),
    部署ID INT,
    入社日 DATE,
    給与 DECIMAL(10, 2)
);

回答例：

CREATE TABLE 従業員 (
    従業員ID INT PRIMARY KEY,  -- 一意性制約
    氏名 VARCHAR(50) NOT NULL,  -- NOT NULL制約
    部署ID INT,
    入社日 DATE NOT NULL,
    給与 DECIMAL(10, 2) CHECK (給与 >= 0),  -- 検査制約
    FOREIGN KEY (部署ID) REFERENCES 部署(部署ID)  -- 参照制約
);

5. まとめ

　データベースの論理設計は、効率的で一貫性のあるデータベース構造を実現するための重要なプロセスです。主要な概念として、論理データモデル、主キー、外部キー、一貫性制約（一意性制約、参照制約、検査制約）、およびユーザービューの理解が不可欠です。これらの

概念を適切に応用することで、データの重複や矛盾を防ぎ、整合性のとれたデータベース設計が可能となります。

　さらに、配置モード、親子集合順序、索引などの技術要素を考慮することで、データベースのパフォーマンスを最大化することができます。