ER図とキーの仕組みを図解で説明 〜主キー・外部キーと参照整合性〜
データベースの設計で使う「ER図」の読み方を説明できますか？
四角と線が並んだ図を見て、どこから読めばいいのか迷った人も多いと思います。
ER図は、表と表がどうつながっているかを1枚で表す図です。
ER図の読み方と、表をつなぐ主キー・外部キーの仕組みについて、図を使って説明していきます。
ER図とは？
ER図は、データベースで扱う「もの」と、その「つながり」を表す図 です。
ERは、Entity（エンティティ）とRelationship（リレーションシップ）の頭文字です。
- エンティティ: 顧客、注文、商品のように、データとして管理する「もの」
- 属性: 顧客名、住所のように、エンティティが持つ項目
- リレーションシップ: 「顧客が注文する」のような、エンティティ同士のつながり
データベースを作る時は、いきなり表を作るのではなく、まずER図で全体を整理します。
エンティティは、データベースを作る時の表のもとになります。
1対1・1対多・多対多
ER図で一番大事なのは、つながりの数です。
| 種類 | 例 | 読み方 |
|---|---|---|
| 1対1 | 社員と社員証 | 1人の社員は1枚の社員証を持ち、1枚の社員証の持ち主は1人 |
| 1対多 | 顧客と注文 | 1人の顧客は何回も注文できるが、1つの注文の顧客は1人 |
| 多対多 | 注文と商品 | 1つの注文に何種類もの商品が入り、1つの商品は何回も注文される |
ER図の書き方には、いくつかの決まり（表記法）があります。
例えば、線の先を鳥の足のように3本に分けて「多」を表す書き方（IE記法）がよく使われています。
試験や職場によって記号は違いますが、「どちらが1で、どちらが多か」を読み取ることが大切です。
多対多は間に表を入れる
多対多のつながりは、そのままでは表にできません。
注文の表に商品を並べると、商品の数だけ列が必要になってしまうからです。
そこで、2つの表の間に 中間の表（連関エンティティ） を入れて、1対多のつながり2つに分けます。
注文と商品の間に「注文明細」の表を入れると、次のようになります。
- 注文 1対多 注文明細: 1つの注文に、明細が何行もある
- 商品 1対多 注文明細: 1つの商品が、何件もの明細に出てくる
注文明細には、注文番号と商品番号、数量を入れます。
主キーと外部キー
ER図のつながりを、実際の表で実現するのが主キーと外部キーです。
主キー は、表の中の1行を特定するための列（または列の組み合わせ） です。
顧客番号のように、重複せず、空（NULL）にならない値を使います。
注文明細のように、注文番号と商品番号の2つを合わせて主キーにすることもあります。
外部キー は、ほかの表の主キーを参照する列 です。
注文の表にある「顧客番号」は、顧客の表の主キーを参照する外部キーです。
注文の表の顧客番号を見れば、どの顧客の注文なのかが分かります。
1対多のつながりでは、「多」の側の表に外部キーを置きます。
参照整合性
外部キーが参照している先のデータが必ず存在し、表同士に矛盾がない状態を 参照整合性 といいます。
外部キーを設定すると、データベースが参照整合性を守るための制約（参照制約）をかけて、矛盾が起きる操作を止めてくれます。
例えば、次のような操作はエラーになります。
- 顧客の表にない顧客番号「C99」で、注文を登録しようとする
- 注文が残っている顧客を、顧客の表から削除しようとする
もし登録や削除ができてしまうと、「誰の注文か分からない注文」が残ってしまいます。
なお、顧客を削除した時に、その顧客の注文も一緒に削除するように設定することもできます。
まとめ
今回はER図と、主キー・外部キーの仕組みについて説明しました。
ER図は、データとして管理する「もの」と、そのつながりを表す図です。
つながりには1対1・1対多・多対多があり、多対多は中間の表を入れて1対多に分けます。
表同士は主キーと外部キーでつながり、外部キーを設定すると参照整合性によって矛盾が防がれる、と覚えておきましょう。
表を分ける考え方については、正規化を図解で説明の記事で説明しています。
データベースの基本については、データベースの種類を図解で解説の記事で説明しています。
外部キーでつながった表をつなげて取り出す方法については、SQLのJOINの仕組みを図解で説明の記事で説明しています。
