データベースの基礎

データベースとは

データベースとは、データを効率的に保存・管理・検索するためのシステムです。

なぜデータベースが必要か

ファイル（Excel、テキストファイル等）でデータを管理すると、こんな問題が起きます。

データベースは、これらの問題を解決するために設計されています。

データベースで解決できること

データベースの種類

リレーショナルデータベース（RDB）

最も広く使われているデータベースです。データを「テーブル（表）」形式で管理します。

ユーザーテーブル
+----+----------+---------------------+
| id | name     | email               |
+----+----------+---------------------+
| 1  | 田中太郎 | tanaka@example.com  |
| 2  | 山田花子 | yamada@example.com  |
+----+----------+---------------------+

代表的なRDB

操作言語：SQL（Structured Query Language）

NoSQLデータベース

RDB以外のデータベースの総称です。

NoSQLの用途

• 大量データの高速処理
• 柔軟なデータ構造
• 分散処理が必要な場合

データベースの構造

データベースには階層構造があります。よく混同されやすい「データベース」「スキーマ」「テーブル」の違いを理解しましょう。

データベース・スキーマ・テーブルの関係

データベースサーバー
└── データベース（Database）
    └── スキーマ（Schema）
        └── テーブル（Table）
            ├── 列（Column）
            └── 行（Row）

製品ごとの違い

「スキーマ」と「データベース」の扱いは製品によって異なります。

実際の例

[ECサイトのデータベース構成例]

ecsite_db（データベース）
├── public（スキーマ）
│   ├── users（テーブル）
│   ├── products（テーブル）
│   └── orders（テーブル）
└── analytics（スキーマ）
    ├── access_logs（テーブル）
    └── sales_reports（テーブル）

リレーショナルデータベースの基本概念

テーブル（Table）

データを保存する「表」です。

注文テーブル（orders）
+----+---------+--------+------------+
| id | user_id | amount | created_at |
+----+---------+--------+------------+
| 1  | 1       | 3000   | 2024-01-01 |
| 2  | 2       | 5000   | 2024-01-02 |
| 3  | 1       | 2000   | 2024-01-03 |
+----+---------+--------+------------+

主キー（Primary Key）

各レコードを一意に識別するための列です。

id = 1 のユーザー → 必ず1人だけ特定できる

• 重複できない
• NULLにできない
• 通常は id という名前の連番

外部キー（Foreign Key）

他のテーブルとの関連を示す列です。

users テーブル
+----+----------+
| id | name     |
+----+----------+
| 1  | 田中太郎 |
| 2  | 山田花子 |
+----+----------+

orders テーブル
+----+---------+--------+
| id | user_id | amount |
+----+---------+--------+
| 1  | 1       | 3000   |  ← user_id = 1 は「田中太郎」を指す
| 2  | 2       | 5000   |
+----+---------+--------+
    ↑
    外部キー（usersテーブルのidを参照）

リレーション（関連）

テーブル間の関係を「リレーション」と呼びます。

データベースの操作

CRUD

データベースの基本操作は4つです。

SQLとは

SQL（Structured Query Language）は、RDBを操作するための言語です。

-- データを取得する
SELECT * FROM users WHERE id = 1;

-- データを追加する
INSERT INTO users (name, email) VALUES ('鈴木', 'suzuki@example.com');

SQLの詳細は SQLの基礎 を参照してください。

トランザクション

トランザクションとは

複数の操作をひとまとまりとして扱う仕組みです。

なぜ必要か

例：銀行の振込処理

1. Aさんの口座から1万円を引く
2. Bさんの口座に1万円を足す

もし1の後にエラーが起きたら、Aさんのお金だけ消えてしまいます。

トランザクションを使えば：

• 両方成功する：変更が確定（コミット）
• 途中で失敗する：変更を元に戻す（ロールバック）

ACID特性

トランザクションが満たすべき4つの特性：

インデックス

インデックスとは

検索を高速化するための仕組みです。本の索引のようなものです。

インデックスなし：
全データを1件ずつ確認 → 遅い

インデックスあり：
索引から目的のデータを特定 → 速い

インデックスのトレードオフ

データベース設計の基本

正規化

データの重複を減らす設計手法です。

悪い例（重複がある）：
+----+----------+----------+--------+
| id | 商品名   | カテゴリ | 価格   |
+----+----------+----------+--------+
| 1  | りんご   | 果物     | 100    |
| 2  | みかん   | 果物     | 80     |
| 3  | にんじん | 野菜     | 120    |
+----+----------+----------+--------+
↑ 「果物」「野菜」が重複している

良い例（テーブルを分ける）：
商品テーブル
+----+----------+-------------+--------+
| id | 商品名   | category_id | 価格   |
+----+----------+-------------+--------+
| 1  | りんご   | 1           | 100    |
| 2  | みかん   | 1           | 80     |
| 3  | にんじん | 2           | 120    |
+----+----------+-------------+--------+

カテゴリテーブル
+----+----------+
| id | 名前     |
+----+----------+
| 1  | 果物     |
| 2  | 野菜     |
+----+----------+

正規化のメリット

• データの重複を減らせる
• 更新時の整合性を保ちやすい

1年目エンジニアが意識すること

まず覚えること

1. テーブル・行・列の概念
2. 主キーと外部キーの意味
3. SQLの基本（SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE）
4. トランザクションの概念

本番データベースの注意点

• 本番環境でのUPDATE、DELETEは特に注意
• 必ずWHERE句を付ける
• 実行前にSELECTで対象を確認
• 迷ったら先輩に確認

危険なSQL

-- 危険！全レコードが削除される
DELETE FROM users;

-- 危険！全レコードが更新される
UPDATE users SET status = 'inactive';

まとめ

SQLの詳細は SQLの基礎 を参照してください。