関係データベースの勉強をしていたら、主キーとか外部キーとか色んなキーが出てきたよ？
違いがよくわからないな〜
データベースの各種キーの違いが複雑で、困っていませんか？
本記事をご覧いただくことで、次のことがわかります。
✅関係スキーマにおける記述方法がわかる
✅データベーススペシャリスト試験で気をつけるべきポイントもわかる
主キーや外部キー、候補キーやスーパーキー、代理キーといった、関係データベースのキーの違いや制約について、わかりやすく解説しました。
キーの話の前に、関連データベースについて復習したい方は、ぜひこちらの記事を御覧ください。
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関係スキーマ
関係スキーマとは
関係スキーマとは、関係データモデル（関係表・リレーションデータモデル）の骨格を指します。
スキーマとは、骨格という意味です。
関係スキーマを作る過程で、「表を用意し、どのようなデータを入れるべきか」を考えていきます。
関係スキーマの書き方
関係スキーマの書き方は、次の形式に決まっています。
データベーススペシャリスト試験での注意点
データベーススペシャリスト試験では、下記のルールに従って関係スキーマを記載する必要があります。
2. （）の中に属性名を書く
3. 複数の属性を記載する場合は「,」で区切る
ルールに従っていない記述は、０点になってしまうので注意しましょう。
関係データベースで使われるキー
キーは、関係データベースで大事な要素です。
関係スキーマを記載する時には、どの属性がキーになるかを見定める必要があります。
主キー（primary key）
主キーとは、データベースのデータ（レコード）を一意に識別するための項目です。
主キーはわかりやすいように、属性名の下に実線を引きます。
主キーは、次で紹介する候補キーの中から選ばれたキーになります。
候補キーの説明とともに、もう少し主キーについて理解を深めましょう
候補キー（candidate key）
候補キーとは、主キーの候補になるキーのことです。
候補キーから主キーを決めるんだね！
候補キーは、次の2つの性質を持ちます。
・必要最小限の属性の集合：極小性
「一意」とは、「唯一」という意味です。「これだ」と一つだけ指定できる状態のことだよ。
| 商品No | 商品名 | 単価 |
|---|---|---|
| S1 | おにぎり | 100 |
| S2 | おにぎり | 150 |
この商品表の候補キーとしては、「商品No」がありますね。
「単価」でも、行の特定はできそうですが、適切とは言えないですね…
例えば、商品検索する時に、いちいち単価で確認するのは面倒です。
スーパーキーとは
タプル（行）を一意に指定できればいいのなら、「商品No＋単価」の組み合わせなども候補キーになりそうですね。
例えば「商品Noと単価」を組み合わせても、指定できるから候補キー？
違うよ！
ここで登場するのが、候補キーのもう一つの性質である「極小性」です。
極小性により、必要最小限の属性数でないといけません。
今回の例でいうと、商品Noの１属性のみで候補キーの役割を果たせるため、２属性を指定しなければならない「商品Noと単価の組み合わせ」は候補キーにはなりません。
このような場合、商品Noと単価の組み合わせはスーパーキーになります。
候補キーに余計な属性を付け加えたものは候補キーではありませんが、スーパーキーに該当します。
スーパーキーや候補キーなど属性の組み合わせは、波括弧で表現するルールになっています。
候補キーから主キーを選ぶ方法
候補キーのうち、どれを主キーに選んだらよいでしょうか？
どの候補キーを選んでも良いというわけではなく、業務内容によって適切なものを選択する必要があります。
実際、どうやって選んだらいいのかな？
主キーのルール（主キー制約）を考慮することがポイントだよ
主キー制約
主キー制約は、次の２つです。
- 一意性制約：同値はとれない
- 非NULL値制約：空（NULL値）はNG
候補キーの「一意性」の性質があるため、１の一意性制約は全候補キーが満たせることになります。
一方、2の非NULL制約が満たせるかに関しては、各候補キーがNULLになるかどうかを検討する必要があります。
属性の候補キーをNULLにしてもOKとするかどうかは、業務内容によります。
例えば、「商品Noは入荷した段階で決定されるが、単価は未確定状態である企業」の場合は、
単価はNULLになる可能性がありますね。
よって、商品Noが主キーにふさわしいと言えます。
まとめ
主キー・候補キー・スーパーキーの関係をまとめます。
主キーは次の手順で求めます。
複合キー
複数の属性を組み合わせて構成された主キーを複合キーと呼びます。
例えば、次の表では、商品Noと購入者IDを組み合わせることで一意に定められます。
つまり、主キーは複合キー{商品No,購入者ID}となります。
| 商品No | 商品名 | 単価 | 購入者ID | 購入者氏名 |
|---|---|---|---|---|
| S1 | おにぎり（鮭） | 100 | U001 | いぬ太郎 |
| S1 | おにぎり（鮭） | 150 | U100 | ねこ子 |
| S2 | おにぎり（梅） | 100 | U150 | かえる次郎 |
| S3 | サンドイッチ | 200 | U001 | いぬ太郎 |
複合キーの片割れを主キーと呼ぶのはNGだよ！
今回の場合、例えば、商品Noのみを主キーと呼ぶのは間違いです。
ありがちな間違いなので、注意しましょう。
商品Noは主キーの一部に過ぎないんだね。
商品Noと購入者ID、2つ合わせて主キーと同じ役割なんだね。
外部キー（foreign key）
他の表を参照することで、他の情報を得ることができます。
他の表の行を参照するためのキーを、外部キーといいます。
複数の表があると、表を参照することで新しい情報がわかるんだね！
上記の表の場合は、購買テーブルと購入者テーブルを結びつける「購入者ID」が外部キーです。
外部キーの場合は、属性の下に破線を書きます。
ただし、主キーであり、かつ、外部キーである場合は、破線は不要です。
データベーススペシャリストの試験問題の中には、主キーかつ外部キーであっても破線を書くように指定される場合があるよ。
その場合は、破線を引かないと0点になるので、注意が必要です。
参照制約
外部キーのルール（制約）としては、参照制約があります。
参照制約とは、参照先に値が存在することを保証することです。
どういうこと？
ブログやウェブサイトをイメージすると、わかりやすいです。
例えば、あるブログに貼ってあるリンクを押しても、遷移先のウェブページが存在しなかったという経験はありませんか？
このように参照先に値が存在しないとユーザ的に不便なので、参照元と参照先とで整合性が取れるようにルールを決めます。
このルールが、参照制約です。
リンク切れを防ぐイメージだね
参照制約には、2種類あります。
- 追加：参照先に存在しない値は、参照元に追加できない
- 削除：参照元に存在する値（参照されている値）は、参照先から削除できない
- 対応１：RISTRICT「一切の削除を禁止する」
- 対応２：CASCADE「参照元から削除する」
- 対応３：SET NULL「NULL値を設定する」
対応3のSET NULLは、主キーの非NULL値制約より、主キーでもある外部キーの場合には適用できません。
どの対応方法を選ぶかは業務に寄りますが、対応2のCASCADEが一般的です。
代理キー（alternate key）
代理キー（alternate key）とは、主キーに選ばれなかった候補キーのことです。
代替キー（surrogate key）
代替キー（surrogate key）とは、後から候補キー（主キー）として利用できるように追加した属性のことです。
例えば、通し番号や行番号だよ
通し番号があれば、候補キーとして使えるね
商品表
| 通し番号 | 商品No | 商品名 | 単価 |
|---|---|---|---|
| 1 | A001 | おにぎり | 100 |
| 2 | A003 | サンドイッチ | 200 |
| 3 | B002 | ジュース | 120 |
| 4 | B004 | ゼリー | 200 |
商品を探す場合、商品Noで検索はできますが、「上から何番目（通し番号が〇〇）」で答えたほうが楽です。
主キーが、複雑で面倒な時に代替キーが役立ちます。
主キー全ての要素に、必ずしも値が入るわけではない場合も代替キーが便利です。
まとめ
主キーや外部キーなどの違いについて、ご説明しました。
データベースについて、より詳しくなりたい方は、データベーススペシャリストの試験もぜひ受けてみてください。
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