1. データベースとは,データベースシステムとは,情報とデータ

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January 12, 22

スライド概要

リレーショナルデータベースの基本(スライド資料とプログラム例)
https://www.kkaneko.jp/de/ds/index.html


ds-1. データベースとは,データベースシステムとは,情報とデータ
ds-2. SQL,属性のデータ型,テーブル定義,問い合わせ(クエリ)
ds-3. データベース設計、異状、正規化
ds-4. 問い合わせ(クエリ)
ds-5. 集計・集約
ds-6. 並べ替え(ソート)
ds-7. 結合
ds-8. データベースの異状,分解と結合
ds-9. 主キー,参照整合性制約,従属
ds-10. 中間まとめ,データベースの応用,データベースの種類
ds-11. SQL のIN,副問い合わせ
ds-12. データベースの AND,OR,NOT
ds-13. データベース操作,トランザクション,リカバリ,ロック,同時実行制御
ds-14. 従属,正規形,正規化
ds-15. さまざまなデータベース

YouTube 再生リスト「リレーショナルデータベースの基本」
https://youtube.com/playlist?list=PLwoDcGBEg9WGKPP6dExr8DcUf9nV2kYGD

金子邦彦研究室ホームページ:
https://www.kkaneko.jp/index.html

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金子邦彦(かねこくにひこ) 福山大学・工学部・教授 ホームページ: https://www.kkaneko.jp/index.html 金子邦彦 YouTube チャンネル: https://youtube.com/user/kunihikokaneko

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各ページのテキスト
1.

1. データベースとは,データベース システムとは,情報とデータ URL: https://www.kkaneko.jp/de/ds/index.html 金子邦彦 謝辞:この資料では「いらすとや」のイラストを使用しています 1

2.

アドバイス 1. 目標の明確化: 将来のITエンジニアとしての基礎を習得す ることを明確な目標としましょう。 2. 重要性の理解: データベースシステムは社会の根幹です。 その重要性を初期段階で認識しましょう。 3. 計画的な学び: 毎回の授業出席と課題提出によって、学 習時間を確保し、定期的な積み重ねを行いましょう。こ れにより、途中で挫折しにくくなります。 4. アクティブラーニング: 単なる資料の読み込みではなく、 アクティブな学習に取り組みましょう。データベースの 実際の作成やSQLの実行など、積極的な学習が重要です。 5. 成功体験の積み重ね: 小さな成功体験を積み重ね、着実 に成長しましょう。 6. 自己成長の自覚: 知識の深化、スキルの向上、そして自 己の成長を自覚しましょう。 2

3.

①データベースの重要性と影響 ②データベースの基本概念 ③データベースの応用範囲の広さ、テクノロ ジーの進化への理解 3

4.

アウトライン 1. データベースの重要性と日常生活 への影響 2. 情報とデータ 3. データベースとは何か 4. 無料のデータベースの紹介 5. データベースシステム 6. データベースシステムの使用事例 7. 授業の全体計画(次のステップ へ) 4

5.

1-1.データベースの重要性と 日常生活への影響 5

6.

データベースとは データベースは、特定のテーマや目的に従って収集され た大量のデータ 取引 記入 データ収集 データベース 計測 撮影 データ保存 銀行、商店、交通機関、電話会社などさまざま 6

7.

データベースの例 • 銀行 銀行口座のデータベース • 商店 商品のデータベース • 交通機関 座席のデータベース • 電話会社 通話量のデータベース データベースは、我々の生活で 重要なものになっている 7

8.

データベースの重要性と日常生活への影響 • 情報の整理と検索 データベースは情報を整理し、必要なデータを素早く見つけ る手助けをする。 • データの共有と利用 大量データのオンライン共有は、ソーシャルメディア、ウェ ブサイト、クラウドストレージなどで重要。 • 人工知能(AI)への応用 AIはデータベースから学習し、問題を解決する。音声アシス タント、自動運転車、予測分析など多くのAI応用がデータ ベースに基づいている。 データベースを理解し、操作できることは、デジタル時代に おける重要なスキルです。仕事での効率性が向上、情報の信 頼性が確保に大切。 8

9.

情報セキュリティ データベースは情報セキュリティにも関連 • データの保護 データベースは重要な情報を格納。 コンピュータシステムの故障、電力不足、災害からデー タを守る必要がある。 • セキュリティ上の脅威 不正侵入や情報漏洩から会員情報やデータベースのデー タを保護する必要がある。セキュリティ上の脅威に対処 するための対策が重要。 9

10.

サイバーフィジカル • サイバーフィジカルは、現実世界とサイバー世界を結びつ けるもの。センサーデータを活用。新しい社会サービスを 提供。 • データベースはサーバーフィジカルの基盤として使用され る。 農林畜産業、 医療、 ヘルスケア、 製造業、 都市交通、 電力 など 実世界 サービス 提供 センサー センサーの設置 分析、 予知・予測 センサー データ サイバー世界 センサーで計 測された距離 画像 人間の通過記録 10

11.

クラウド クラウドコンピューティングは、コンピュータを所有せず に借りる仕組み • インターネットを介してコンピューティングリソースに アクセス。 • データベースと、そのアプリケーションは、クラウド上 のオンラインでも実現可能である • クラウドコンピューティングのメリットとして、購入、 保有、運用管理コストの削減がある。 • AIスピーカーやスマートフォンなど、多くのデバイスも クラウドと連携可能。 11

12.

ここまでのまとめ • データベースは、特定のテーマや目的に従って収集された 大量のデータ • データベースは情報セキュリティ、サイバーフィジカル、 クラウドコンピューティングなどの新たなテクノロジーと 結びついて、現代社会に多大な影響を与えている。 12

13.

1-2.情報とデータ 13

14.

情報とデータ • データは数字や符号の集まり • 情報はデータに意味を持たせたもの 14

15.

昼ごはんは、次の2種類しかない か食べないと決心している) 昼定食 (この2種類し うどん 15

16.

情報とデータ 4月13日 昼定食 赤 次のように決めたとする 4月14日 うどん 4月15日 うどん 符号化 青 青 4月16日 昼定食 赤 4月17日 うどん 青 情報 赤 昼定食 青 肉うどん 符号 元の情報 データ 16

17.

うどん 4月27日 元に戻す 青 次のように決めたとする 4月28日 うどん 青 4月30日 昼定食 赤 赤 昼定食 青 肉うどん 符号 情報 元の情報 データ 元に戻すときも、符号と元の情報の 対応情報が必要 (当たり前) 17

18.

情報とデータの違い • 情報はデータに意味を持たせたもの (例)今月は、昼定食を12回食べた (例)あて先は福山大学だよ • データは数字や符号の集まり (例)12 (例)720-0292 18

19.

1-3.データベースとは何か 19

20.

データベースとは何か? • データベースは、特定のテーマや目的に従って収 集された大量のデータ • データベースは、大規模なデータを多くのユー ザーで扱うことを想定 • データの整合性、セキュリティを重視 20

21.

① データの規模と複雑さ • データベースは、大規模で複雑なデータを効果的 に扱える • 個人情報管理 ➢電話帳、Webブラウザの履歴など • インターネットサービス ➢通信販売 (Amazon など) ➢ソーシャルネットワーク (Twitter など) ➢情報共有 (食べログなど) ➢Web 検索 (Google、Yahoo など) など 21

22.

② 同時アクセス • データベースは複数のユーザーが同時にアクセス し、データを共有できる 利用者A 取引 ネットワーク 記入 データ保存 データベース 利用者B 利用者C 22

23.

③ データの整合性 • データベースはデータの整合性を保つための制約を設定で きる 例:データは「みかん」、「りんご」、「バナナ」の中から 選ばなければならない 例:同じ番号を2回使ってはならない 23

24.

④ プログラムの統合 • データベースは、さまざまなアプリケーションと 統合しやすい。処理の自動化が容易。 24

25.

1-4.無料のデータベースの紹 介 25

26.

無料で使えるデータベースの例 CelebA • 10000人以上のセレブの顔画像データベース • http://mmlab.ie.cuhk.edu.hk/projects/CelebA.html 26

27.

無料で使えるデータベースの例 Flicker • 全世界の地図,写真のデータベース 写真の投稿もでき,オンラインで世界中で共有で きる 27

28.

無料のデジタル地図 インター ネット コンピュータ 無料の地図(広島県部分を抜粋) 今や地図は「オープン化」している ・国土地理院 個々人のもとへ ・OpenStreetMap ・Google Map ※ 中には,独自の情報を重ね合わせて 再配布を条件付きで許可している場合も 28

29.

Google Earth の紹介 https://www.google.co.jp/intl/ja/earth/ オンラインサービス ・・・ 写真,3次元コンピュータグラ フィックスなどのデータベース 写真 写真+標高 3次元コンピュータグラフィックス 地球儀 ストリートビュー 29

30.

1-5.データベースシステム 30

31.

データベースシステムとは データベースシステムは,データベースを扱う IT のシステム データベースシステム = データベース(データの集まり) + データベース管理システム(ソフトウエア) 【主要目的】 大量のデータを安全かつ効率的に保存、管理、検索、共有す ることで、迅速な業務実行と正確な意思決定が可能になる。 31

32.

データベースシステムと表計算ソフトは違う データベース エクセルのデータ + + データベース 管理システム エクセル (ソフトウエア) || || データベース システム 表計算のシステム データ共有、検索、セキュリティ 表計算 32

33.

データベースと Excel(表計算)の比較 データベース データの規模 と複雑さ 同時アクセス データの整合 性 プログラムの 統合 Excel(表計算) 大規模で複雑なデー パーソナルなデータ、 タを効果的に処理 比較的小規模で単純な データ 複数のユーザーが同 通常、1つのユーザー 時にアクセスし、 が1つのファイルを開 データを共有 いて編集 データの整合性を保 誤ってデータを変更し つための制約を設定 たりする危険性が高い できる アプリケーションと 外部アプリケーション 統合しやすく、自動 との統合が制限されて 化された処理が可 いることがある 33

34.

データベースシステムの役割 • データの構造化 データを整理。データは分かりやすくなり、関連性のある データ同士を結び付けることも簡単に。 • データの整合性 データの整合性を保つための仕組みを提供。データが正確で 矛盾しないように、制約を設定できる。データの品質が向上 し、誤った情報が排除される。 • データの永続性 データを永続的に保存する。データは電源を切っても消えず、 長期間にわたって安全に保管される。データを失う心配がな くなる。 34

35.

データベースシステムのさまざまな利点と必要性 • セキュリティ アクセス権を設定し、データのセキュリティを確保する機能 を提供。不正アクセスやデータ漏洩を防ぐために役立つ。 • データの一元化 データの一元化により、重複を排除。これにより、データの 整合性が向上し、混乱を避けることができるように。 35

36.

主要なデータベースシステムの紹介 • SQLite は、軽量で使いやすいリレーショナルデータベー スシステム • MySQL は、リレーショナルデータベースシステム。中規 模から大規模なアプリケーションにも利用される。 • PostgreSQL は、リレーショナルデータベースシステム。 高度な拡張性とオブジェクト指向の機能を提供 • MongoDB は、NoSQL データベースシステム。非構造化 データを効果的に格納・クエリできるドキュメント指向 データベース。 36

37.

1-6.データベースの使用事例 37

38.

データベースの使用事例① • オンラインショッピング 商品情報、在庫管理、注文履歴、顧客などのデータをデータ ベースに格納。 顧客は製品を検索し、注文を追跡し、セキュアな決済を行う ことが可能に。 • ソーシャルメディア ユーザープロフィール、投稿、友達リスト、いいね!などの データをデータベースに格納。 ユーザーは友達とコミュニケーションを取り、最新の情報を 共有できる。 • 予約システム 顧客情報、予約日時、利用可能な施設などのデータを管理。 予約の確認と管理を効率的に行える。 38

39.

データベースの使用事例② • オンライン銀行 口座情報、取引履歴、残高などのデータをデータベースに格 納。 顧客はアカウントの管理や取引の監視などがオンラインで可 能に。 • モバイルアプリケーション スマートフォンのユーザープロファイル、写真、メッセージ、 設定などのデータをデータベースに格納。 保存や分析が可能に。 • ウェブコンテンツ管理 記事、画像、コメント、ユーザープロフィールなどのコンテ ンツをデータベースに格納。、ウェブサイトの表示と編集を 管理。 39

40.

デモンストレーション SQL Tutorial/ja https://sqlzoo.net/wiki/SQL_Tutorial/ja 簡単な機能から高度な機能まで段階的に学ぶサイト 40

41.

全体まとめ① 1-1. データベースの重要性と日常生活への影響 • データベースは、特定のテーマや目的に従って収集された大量のデー タ • データベースは情報セキュリティ、サイバーフィジカル、 クラウドコ ンピューティングなどの新たなテクノロジーと 結びついて、現代社会 に多大な影響を与えている 1-2. 情報とデータ • 情報はデータに意味を持たせたもの • データは数字や符号の集まり 1-3. データベースとは何か: • データの規模と複雑さ • 同時アクセスとデータ共有 • データの整合性を保ち、データの品質を向上 • さまざまなアプリケーションと統合しやすい 41

42.

全体まとめ② 1-4. 無料のデータベースの紹介 • CelebA、Flickr、デジタル地図など、無料で利用可能なデータ ベースが存在。 • 多様な情報源がオープンに提供されており、さまざまな用途に 利用できる。 1-5. データベースシステム • データベースシステムは、デジタルデータの倉庫。データを 整 理し、効率的に保存・管理・検索できるITのシステム • セキュリティ、データの一元化のためにも重要 1-6. データベースの使用事例: • データベースはオンラインショッピング、ソーシャルメディア、 予約システム、オンライン銀行、モバイルアプリ、ウェブコン テンツ管理など、多くの分野で活用されている。 • データの効率的な管理とアクセスが実現され、ビジネスと生活 が向上している。 42

43.

①データベースの重要性と影響 データ整理の重要性を理解。オンラインショッピング、 銀行取引、ソーシャルメディアなど、データベースが 日常生活にどのように影響を与えているかを把握。 ②データベースシステムの基本概念 データ整理やデータの整合性の維持がデータベースシ ステムとどのように関連しているかを理解。 ③データベースの応用範囲の広さ、テクノロ ジーの進化への理解 データベースが多くの分野でどのように活用されてい るかを知り、新たなアイデアやキャリアの可能性を発 見。データベース技術が現代社会に不可欠であり、テ クノロジーの進化やデジタルトランスフォーメーショ ンに対する理解を深める。 43

44.

自習 ①なぜデータベースが日常生活に不可欠だと言えるのでしょ うか?具体的な例を挙げて説明できますか? ②次の基本概念について説明できますか? ・データベース ・データと情報の違い ・データの整合性を保つための制約についての具体例 ・データベースシステムの役割 以上を自習することにより、データベースの重要性と基本的 な概念についての理解を深めることができます。資料を読み 返すなどで、各自、積極性、自主性、行動力、学ぶ力を高め てください。(結果を提出する必要はありません) 44

45.

1-7. 授業の全体計画 (次のステップへ) 45

46.

• データベースシステムについて 知る この授業 • データベースの設計、製作、活 用の実践知識を得る • データベースシステムならでは のセキュリティ(データが消失、 破損しない仕組み)も知る 46

47.

15回の授業計画 1 データベースとは,データベー 9 スシステムとは、情報とデータ 従属、従属関係,参照整合性 制約 2 リレーショナルデータベース の NULL, SQL での AND と OR SQL の IN,副問い合わせ 5 SQL のデータ型、テーブル定 義、問い合わせ(クエリ), データの種類 ER図、一対多の関連、多対多 の関連、データベースの異状, テーブルの分解 SQLの特徴、SQLによる問い合 わせ SQLによる集計・集約 13 データベース運用保守 6 SQLによる並べ替え(ソート) 14 データベース活用演習 7 SQLによる結合 種々のデータベース応用 8 データベースの異状,テーブル の分解と結合,DISTINCTによ る重複除去 3 4 10 11 12 15 正規形,正規化 47