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関係の正規化

索引 関係の正規化

関係の正規化(かんけいのせいきか)は、関係データベース (リレーショナル・データベース) において、正規形と呼ばれる形式に関係(リレーション)を準拠させることにより、データの一貫性の維持と効率的なデータアクセスを可能にする関係設計を導くための方法である。正規形には様々なものが存在するが、いずれにせよ、正規化を行うことにより、データの冗長性と不整合が起きる機会を減らすことができる。 多くの関係データベース管理システム (RDBMS) は、論理的なデータベース設計とデータを格納する物理的な実装方法とが十分に分離されていないので、完全に正規化されたデータベースへのクエリ(検索質問)はパフォーマンスが良くないことがある。このような場合、パフォーマンスを向上させるためにデータの一貫性の低下と引き換えにあえて非正規化されることもある。.

30 関係: 多値従属性外部キー定義域 (データベース)実装小泉純一郎属性 (データベース)丸善雄松堂主キーロナルド・フェイギンデータ完全性データモデリングデータベース設計アプリケーションソフトウェアアドレスエドガー・F・コッドクリス・デイトスカラー候補キー精神科医組 (データベース)表 (データベース)関係 (データベース)関係代数 (関係モデル)関係モデル関係データベース関係データベース管理システム関係論理関数従属性正規化政治家

多値従属性

多値従属性(たちじゅうぞくせい、MVD、multivalued dependency)は、コンピュータの関係データベースにおける関係(表)の中の属性の2つの集合の間の、完全な制約である。 多値従属性の定義を述べる。 R を関係とし、A, B, C を、R の属性集合の任意の部分集合とする。 R のある(A値, C値)対に対応するB値の集合がA値だけに依存し、C値には独立かつそのときに限り、B は A に多値従属しているといい、次のように表す。 関数従属性とは対照的に、多値従属性は関係においていくつかの組(タプル、行)を親として必要とする。 それゆえ、多値従属性は組生成従属性とも呼ばれる。 多値従属性はデータベースの正規化において第4正規形 (4NF) への正規化で役割を果たす。 多値従属性は関数従属性を一般化した概念と位置づけることができる。 \alpha \subseteq R かつ \beta \subseteq R とする。 多値従属性 \alpha ファイル:twoheadrightarrow.gif \beta が R において成立するのは次のような場合である。 どのような妥当な関係 r(R) においても、t _1.

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外部キー

外部キー(がいぶキー、英語:foreign key、FK)は、コンピュータの関係データベースの関係モデルの文脈において、2つの関係変数(表)の間の参照整合性制約をいう。 外部キーは、参照する側の関係変数で1つの属性(列、カラム)もしくは2つ以上の属性の集合を同定し、参照する側の関係変数は、参照される側の関係変数の1つの属性もしくは2つ以上の属性の集合を参照する。 参照する側の関係変数の属性の1つの組(タプル、行)の値は、参照される側の関係変数の組の値として出現しなければならない。 このため、参照する側の関係変数の組には、参照される側の関係変数に現れない値を、含むことはできない。 このような参照関係は、2つの情報の関連づけるために作成され、関係の正規化の本質的な部分をなしている。 参照する側の関係変数の複数の組が、参照される側の関係変数の同一の組を、参照することができる。 参照する側の関係変数と参照される側の関係変数が、同一の関係変数であっても良い。 すなわちこの場合は外部キーは自分自身の関係変数を参照する。 このような外部キーは、データベース言語標準 SQL:2003 では「自己参照」外部キーあるいは「再帰的」外部キーとして規定されている。 一つの関係変数には複数の外部キーを含むことができる。 そしてこのような外部キーのそれぞれが異なる関係変数を参照する。 各々の外部キーは関係データベース管理システム (RDBMS) によりそれぞれ別個に強制適用される。 このため、関係変数間の連鎖した関連を外部キーを使って定義することができる。 外部キー-主キーの関連を本来は設計の観点から存在していてはならない場合に存在していることや、外部キー-主キーの関連が本来は設計の観点から存在しているべきである場合に存在していないことは、関係データベースおよびデータモデリング、データベース設計についての多くの問題の原因となっていることが多い。.

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定義域 (データベース)

定義域(ていぎいき、ドメイン、domain)は、データ管理およびデータモデリング、データベース設計の文脈では、あるデータ要素が値としてとる可能性のある一意な値すべてから構成される、名前つきの有限集合をいう。 データ型と同じ意味と考えてよい。 現在は単に型(タイプ、type)と略されることも多い。 定義域の境界を決定する規則は、数え上げ(列挙)リストで定義されるデータ型と同じくらいに簡潔である可能性もある。 例として、関係データベース(リレーショナルデータベース)で人物についての情報を収める関係(リレーション、テーブル、表)を考える。 この関係では、一人の人物につき一つの組(タプル、行)が対応する。 組は、0以上の属性の集合からなるデータ構造である。 この関係は、ジェンダーという属性(列、カラム)をもつ。 属性は、属性名と定義域の名称のペアである。 属性は、その定義域に適合するなんらかの属性値をもつ。 このジェンダー属性は、2つのコード値のうち一つをもつことができる。 すなわち、"F" を女性 (Female) に、"M" を男性 (Male) に、それぞれ対応するコード値とするのである。 NULL については、ジェンダーが不明であるか、ジェンダーをあてはめられない場合に使う。 あるいは特別なコード値として "U" を不明な (Unknown) 場合に使う。 このように、ジェンダー属性の定義域は (あるいは )となる。 定義域のほかの例としては、 で定義される色の定義域や、整数型や文字列型などが考えられるであろう。 この項目で説明している定義域の定義は、ある領域としての定義域の概念である。 ここでいう領域とは、数学における関数の定義における独立変数という値の集合という、概念である。 関係データベースのデータベース言語 SQL では、CREATE DOMAIN 構文で定義域を定義することができる。 CREATE DOMAIN PHONE_NUMBER AS CHAR(20).

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実装

実装(じっそう、implementation)とは、何らかの機能(や仕様)を実現するための(具体的な)装備や方法のこと。.

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小泉純一郎

小泉 純一郎(こいずみ じゅんいちろう、1942年〈昭和17年〉1月8日 - )は、日本の政治家。 衆議院議員(12期)、厚生大臣(第69・70・81代)、郵政大臣(第55代)、内閣総理大臣(第87・88・89代)、自由民主党総裁(第20代)などを歴任した。.

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属性 (データベース)

属性(ぞくせい、)は、関係モデル (リレーショナルモデル) においては、属性名と定義域の名称のペア (属性名と定義域名から構成されるコンポーネント) である。 定義域は、データ型と同じ意味と考えてよい。属性は、その定義域に適合するなんらかの値をもつ。この値を属性値 (attribute value) という。属性値は、スカラ値もしくはより複雑な構造をもつ値である。関係データベースのデータベース言語 SQL では、属性とほぼ同じ意味で列 (カラム、column) という用語が使われている。 組 (タプル、行) は、ある特定の属性の順序づけられていない集合とそれぞれの属性値から、構成される。 関係 (リレーション、表、テーブル) の見出しは、順序づけられていない属性の集合から、構成される。.

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丸善雄松堂

丸善雄松堂株式会社(まるぜんゆうしょうどう、)は、日本の大手書店、出版社、専門商社。文化施設の建築・内装、図書館業務のアウトソーシング等も行い、幅広い業務を手がけている。大日本印刷の子会社である丸善CHIホールディングスの完全子会社である。 なお、かつての丸善石油(後のコスモ石油)、「チーかま」など珍味メーカーの丸善、業務用厨房機器メーカーのマルゼン、エアソフトガンメーカーのマルゼンとは無関係である。 本店は東京都中央区日本橋二丁目に、本社事務所は港区海岸一丁目にある。.

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主キー

主キー(しゅキー、英語:primary key)とは、関係データベースにおいて、組(レコード)の識別子として利用するのにもっとも好ましいものとして、関係(テーブル)毎にただ一つ設計者により選択・定義された候補キーをいう。つまり、関係に格納されたレコードを一意に識別するための属性(列、アトリビュート)またはその集合のうち、そのために通常利用されるべき特定の一つをいう。 関係データベース管理システム(RDBMS)やミドルウェア、アプリケーションなどでレコードの識別子が必要な場合、主キーがそのために使われることが多い。ただ、そうしなければならない必然性はなく、他の候補キーを使っても良い。したがって、主キーの理論上の意義は大きくないが、実務上は、そのわかりやすさなどから広く使われている概念である。 ただし、主キーにはNULLの存在が許されないが、候補キーには許されるという差があるとする立場もある(レコードの追加、更新時の制約として主キーを考える場合、一意性制約にNOT NULL制約を加えたものが主キー制約であると考えることができる)。 関係に存在する候補キーが一つであるときは、その候補キーが当然に主キーとなる。 なお、主キーでない候補キーは代理キー(alternate key)という。.

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ロナルド・フェイギン

ナルド・フェイギン(Ronald Fagin)は、の計算機科学基礎理論グループ統括責任者である。フェイギンは、データベース理論、有限モデル理論、知識推論についての先駆的な業績で知られている。フェイギンはその業績により、多くの表彰を受けている。.

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データ完全性

データ完全性(データかんぜんせい、Data integrity)は、情報処理や電気通信の分野で使われる用語であり、データが全て揃っていて欠損や不整合がないことを保証することを意味する。データインテグリティとも。すなわち、各種操作(転送、格納、検索)が行われる際にデータがひとまとめで扱われ、目的とする操作に対して期待されるデータ品質を維持する。簡単に言えば、データ完全性とは、データが一貫していて正しく、アクセス可能であることを保証するものである。.

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データモデリング

データモデリング(data modeling)は、コンピュータ科学の文脈では、何らかのデータモデリング方法論を適用してデータモデルのインスタンスを作る過程である。 データモデリング方法論は、データモデリングを形式的に記述したものである。 現在までに考案されたデータモデルの種類としては、次のようなものがある。.

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データベース設計

データベース設計(データベースせっけい、database design)は、ソフトウェア開発工程においてデータベースの詳細なデータモデルを作る工程である。 データベース設計の成果物である物理データモデルは、論理設計上の決定と物理設計上の決定、および物理的な記憶装置に設定するパラメタ群を、すべて含む。 物理データモデルで記述される物理的な記憶装置に設定するパラメタ群については、なんらかのデータ定義言語 (DDL) を使って記述する際に必要なパラメタ群のみを、決定する。 DDLで記述された内容は、データベースを構築するために使うことができる。 十分に詳細に記述されたデータモデルは、おのおのの実体ごとに属性群を詳細に規定する。 データベース設計という用語には、あいまいさがある。 データベースシステム(データベースを使うコンピュータシステム)の全体の設計のうち、いくつかの異なる構成要素に対して、データベース設計という同じ用語が使われている。 正確には、データベース設計という用語は、データを永続化 (格納) するために使われる基本データ構造群の論理的な設計を意味すると、考えられている。 関係データベースを使う関係モデルにおいては、データベース設計は、基底関係(関係、表、テーブル)の集まりと導出関係 (ビュー)の集まりをいう。 オブジェクトデータベースを使うオブジェクト指向モデリングにおいては、データベース設計は、実体(エンティティ)の集まりと関連(リレーションシップ)の集まりは、オブジェクトのクラスの集まりと名前つきの関連の集まりに、直接に対応づけられる。 しかしながら、データベース設計という用語は、設計の工程の全体に対して適用されることもある。 その場合は、基本データ構造に加えて、データベース管理システム (DBMS) においてデータベースと相互作用するアプリケーションソフトウェア全体の一部分として使われる、ユーザインタフェースやデータ操作(データ問い合わせを含む)をも、データベース設計の対象に含まれる。.

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アプリケーションソフトウェア

アプリケーションスイートである。 アプリケーションソフトウェア(application software, 応用ソフトウェア)は、アプリケーション(応用)プログラムともいい、ワープロや表計算などといった、コンピュータを「応用」する目的に応じた、コンピュータ・プログラムである。なお、それに対してシステムプログラムは、アプリケーションプログラムに対して処理実行のための計算機資源を抽象化して提供する、などのインフラとしての役割のプログラムであり、ユーザーが要求する情報処理を直接実行するものではなく、ユーザーが普段は意識することはない裏方的な存在がシステムプログラムである。.

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アドレス

アドレス(address)は、あるものの所在を示す情報である。.

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エドガー・F・コッド

ドガー・フランク・コッド(Edgar Frank "Ted" Codd, 1923年8月23日 - 2003年4月18日)は、イングランド生まれの計算機科学者。関係データベースの理論的基盤であるデータベース管理の関係モデルを発明した。他にも計算機科学に数々の貢献をしているが、関係モデルはデータ管理の一般理論として大きな影響を与え、彼にとっては人生最大の業績と言われている。.

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クリス・デイト

リス・デイト (Christopher J. Date、1941年 -) は、関係データベース技術を専門とするコンピュータ科学者である。 特定の企業に属さず、独立した個人の立場で、関係データベースの分野で、研究・講演・技術書の執筆・コンサルティングなどの活動を行っている。.

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スカラー

ラー、スカラ; scalar.

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候補キー

候補キー(こうほキー、英語:candidate key)は、コンピュータの関係データベースの関係モデルにおいて、スーパーキーのうち、既約 (irreducible) の形のものをいう。 既約とは、ここでは、それを構成する属性(列)のどれか一つでも欠ければ一意性が確保できなくなること、つまり冗長な属性を含まないことをいう。極小 (minimal) ともいう。 要するに、組(行)の識別のために必要な、属性またはその集合が候補キーである。候補キーは、組の「アドレス」あるいは「識別子」だと考えることもできる。 候補キーという名は、それが主キーとして選ばれる候補であるところから由来する。 1つの関係(表)には、関係というものの定義上、少なくとも1つ候補キーが存在する。1つの関係に候補キーが2つ以上存在することもある。 例えば、市町村(市町村ID, 市町村名, 都道府県名)という関係の場合、市町村ID と が候補キーである。なお、市町村名には多少の重複があるため(府中市など)、市町村名は単独では候補キーにならない。 NULLを許容する候補キーというものを認めるかについては諸説ある。一部の人々は、主キーには認められないが候補キーには認められると、考えている。別の人々は、主キーには認められないし候補キーにも認められないと、考えている。主キーには認められないが候補キーには認められるという考えについては、候補キーのうちの任意に選ばれた一つが主キーであるとする定義とは矛盾する。 なお、SQLの方言における CREATE UNIQUE INDEX 文で指定される一意性制約は、厳密には候補キーとは別の概念であるから、一意性制約にNULLを許すことができるものがあることは、ここでの議論に必ずしも影響しない。.

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精神科医

精神科医(せいしんかい、Psychiatrist)とは、精神医学を専門とする医師であり、精神障害・依存症の治療を専門的に診察する医師免許を持つAmerican Psychiatric Association.

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組 (データベース)

組 (tuple) を含む関係モデルの概念 組 (くみ、タプル、英: tuple)とは関係モデル (リレーショナルモデル) において、非負整数個の属性 の集合からなるデータ構造のことである。 データベースにおける組においては、次のことが言える。.

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表 (データベース)

関係データベースやフラットファイルデータベースにおける表またはテーブルとは、データ要素(値)の集合を垂直な列と水平の行のモデルで構成したものである。表には所定の個数の列があるが、行数は不定である。各行は特定の列の値で識別され、それを候補キーと呼ぶ。 表は関係と同じ意味でも使われる。ただし、表は多重集合がありうるが、関係モデルにおける関係は重複を許さない点が異なる。実際のデータ行の他に、表にはその表や特定の列での値に関する制約のような何らかのメタ情報が対応しているのが一般的である。 表内のデータはデータベースに物理的に格納されている必要はない。ビューも一種の表だが、そのデータはクエリ時に計算で求められる。また、別のデータベース内の表へのポインタとして機能するニックネームもある。.

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関係 (データベース)

関係 (relation) を含む関係モデルの概念関係(かんけい、リレーション、)とは関係モデル(リレーショナルモデル)において、一つの見出しと0以上の同じ型の組 (タプル、行) の順序づけられていない集合からなるデータ構造のことである。 値としての関係を関係値 (relation value) といい、関係値を値としてもつ変数を関係変数 (relvar, relation variable) という。 関係データベースのデータベース言語であるSQL では、関係変数とほぼ同じ意味で'''表''' ('''テーブル''') という用語が使われている。文脈によって、関係変数を関係と呼ぶこともあり、また関係値を関係と呼ぶこともある。 その他、データベースにおける関係には以下のことが言える。.

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関係代数 (関係モデル)

関係代数(かんけいだいすう、リレーショナル代数、英: relational algebra)は、関係データベースの関係モデル (リレーショナルモデル)において、集合論と一階述語論理に基づいて、関係 (リレーション、表、テーブル)として表現されたデータを扱う、コンピュータ科学における代数的な演算の体系である。 関係として表現されたデータに対して行う演算体系としては、関係論理(関係計算)とこの項目で説明する関係代数の2種類が知られている。 関係代数と関係論理は、主にエドガー・F・コッドによって考案され、その後コッドを含めた関係データベース(関係モデル)の研究者たちが発展させてきた。 現在では、関係代数の演算子としては、和、差、交わり (交差) 、直積、制限 (選択) 、射影、結合、商の8種類が言及されることが多い。 ただし属性名変更や拡張、要約などこの他の演算子も考案されている。 関係代数を実装したデータベース言語(問い合わせ言語)としては、SQL や Tutorial D などが挙げられる。 ただし SQL については、関係代数を完全な形で実装していないとして批判する意見がある。 数学的に純粋な関係代数は、数理論理学や集合論と比較して、代数的構造をなしている。.

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関係モデル

関係モデル(かんけいモデル、リレーショナルモデル、relational model)はエドガー・F・コッドが集合論と述語論理に基づいて考案したデータベースモデルであり、関係データベース(リレーショナルデータベース)の基礎となっている。.

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関係データベース

関係データベース(かんけいデータベース、リレーショナルデータベース、英: relational database)は関係モデル(リレーショナルデータモデル、後述)にもとづいて設計、開発されるデータベースである。関係データベースを管理するデータベース管理システム (DBMS) を関係データベース管理システム (RDBMS) と呼ぶ。 Oracle Database、Microsoft SQL Server、MySQL、PostgreSQL、DB2、FileMaker、H2 Database などがRDBMSである関係データベースに含まれないデータベースは、NoSQL などを参照。 。.

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関係データベース管理システム

関係データベース管理システム(かんけいデータベースかんりシステム)、リレーショナルデータベースマネジメントシステム(relational database management system、略称:RDBMS)は、関係データベースの管理システムである。2007年の時点では、広く知られていてまた広く使われているデータベースのほとんどは関係データベースであったが、その後NoSQLが発展したため必ずしもそうとは言えなくなっている。 一定の人々は、関係モデルを煩雑であるなどとみなしているためか、RDBMSの簡単な定義として、「データを表の形式で永続化し、かつデータ間の関連もまた表の形式で永続化できるDBMS」と考えているようである。 関係データベースをオブジェクトデータベースと融合させたオブジェクト関係データベースなどといったものもある。その管理システムはオブジェクト関係データベース管理システムなどと呼ばれる (ORDBMS) 。 関係データベースの、標準の問い合わせ言語として SQL がある。 商用の RDBMS としては Oracle Database や IBM DB2 などが、オープンソースの RDBMS としては MySQL や PostgreSQL などが、広く知られている。ただし、これらの DBMS を 真のRDBMS と呼んで良いのかどうかについては、後述のとおり、議論の対象となっている。.

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関係論理

関係論理 (かんけいろんり、関係計算、リレーショナル論理、リレーショナル計算、英: relational calculus) は、関係データベースの関係モデル (リレーショナルモデル) において、宣言的な方法で関係 (リレーション、表、テーブル) として表現されたデータを扱う、コンピュータ科学における演算の体系である。 関係論理には、組関係論理 (タプル関係論理) と定義域関係論理とがある。 関係として表現されたデータに対して行う演算体系としては、関係代数とこの項目で説明する関係論理 (関係計算) の2種類が知られている。 関係論理は宣言的にデータを扱う演算体系であり、関係代数が手続き的にデータを扱うのとは対照的である。 組関係論理と定義域関係論理の表現能力は同等である。 関係論理を実装したデータベース言語 (問い合わせ言語) としては、QUEL や SQL、Tutorial D などが挙げられる。 ただし SQL については、関係論理を完全な形で実装していないとして批判する意見がある。.

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関数従属性

関数従属性 (かんすうじゅうぞくせい、FD、英: functional dependency) は、コンピュータの関係データベースにおける関係(表)の2つの属性集合間で、一方の属性集合の値(の集合)がもう一方の属性集合の値(の集合)を関数的に決定するという、制約である。 R を関係として、X と Y をそれぞれ R の属性の集合とすると、X の各々の値がただ一つの Y の値に関連づけられる場合かつその場合に限り、X は Y を「関数的に決定する」という。 X が Y を関数的に決定することを、X → Y と記述する。 慣例として、X → Y のとき、X を決定項、Y を従属項と呼ぶ。 X → Y のとき、ある組(タプル、行)があり、その X の値の集合があるとき、対応する Y の値の集合が決定される。 簡単のために、R を関係とし、X と Y をそれぞれ R の属性の集合とすると、X → Y は X が Y の各々の値を関数的に決定すると述べることができる。 以上のことから候補キーは、その関係においてすべての属性値を関数的に決定する最小の属性集合である。 関数従属性 FD: X → Y は、Y が X の部分集合である場合、自明な関数従属性であると呼ばれる。 多値従属性は、関数従属性を一般化した概念と位置づけることができる。 関数従属性の決定は、関係モデルとデータベースの正規化と非正規化においてデータベース設計(データモデリング)の重要な部分である。 関数従属性は、属性の定義域(ドメイン)とともに、制約を構成するべく選択される。 ここでいう制約とは、利用者の問題領域にとって不適切なデータをシステムからできる限り排除するであろう制約である。 例えば、自動車とそのエンジンの排気量を調べるシステムを設計することを考える。 各々の自動車には一意に車台番号がわりふられている。 車台番号 → 排気量 と記述することができる。 なぜなら、自動車のエンジンが2つ以上の排気量をもつことは不適切であるからである(この例では自動車はただ一つのエンジンをもつと仮定する)。 しかし 排気量 → 車台番号 と記述することは正しくない。 なぜなら同じ排気量である自動車はたくさんあるからである。 関数従属性により、排気量という属性は候補キーが車台番号である関係(表)の中に存在することが示唆される。 しかしながら、この示唆は必ずしも適切ではない。 例えば、この関数従属性は推移的な関数従属性の結果として現れるからである。 このため(第3正規形以上に)正規化された関係においては、排気量属性は候補キーが車台番号である関係の中には存在しない。.

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正規化

正規化(せいきか、normalization)とは、データ等々を一定のルール(規則)に基づいて変形し、利用しやすくすること。別の言い方をするならば、正規形でないものを正規形(比較・演算などの操作のために望ましい性質を持った一定の形)に変形することをいう。多くの場合、規格化と訳しても同義である。非常に多くの分野で使われている言葉で、分野によって意味も大きく異なるため、頻度が高い分野についてそれぞれ個別に説明する。.

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政治家

政治家(せいじか)とは、職業として政治に携わっている者のことである。.

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リレーションの正規化

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