Fundamentals of Database Systems（データベースシステムの基礎）

引用

Elmasri, R., & Navathe, S. B. (2016). Fundamentals of Database Systems (7th ed.). Pearson.

章の要約

第7版は12の部にまとめた30章と5つの付録からなり、約1,240ページある。Pearson は、これを学部3～4年次または大学院レベルの1～2学期のデータベース講義の教科書であり、参考書でもあると紹介している。出版社の言葉では、重点は、データベースのモデリングと設計の基礎、データベース管理システムが提供する言語とモデル、そしてデータベースの実装技法に置かれている。Pearson によれば、この版では2つの新しい章と、より多くの実世界の問題が加わった。

第1部、第1～2章：データベースとデータベース利用者、データベースシステムの概念とアーキテクチャ

導入の部で、データベースとは何か、誰が使うのかを示し、続いてデータベースシステムの概念とアーキテクチャを述べる。

第2部、第3～4章：実体関連（ER）モデルによるデータモデリング、拡張実体関連（EER）モデル

概念モデリングは関係モデルより先に置かれ、2章が充てられている。ERモデルと、その拡張である。

第3部、第5～9章：関係データモデルと関係データベースの制約、基本SQL、さらなるSQL：複雑な問合せ、トリガ、ビュー、スキーマ変更、関係代数と関係論理、ERおよびEERから関係への写像による関係データベース設計

関係モデルとその制約に続いて、SQLが2章（基本SQL、次に複雑な問合せ、トリガ、ビュー、スキーマ変更）と、関係代数・関係論理が続く。第9章はERおよびEERスキーマを関係設計に写像し、第2部と結びつける。

第4部、第10～11章：SQLプログラミング技法入門、PHPによるウェブデータベースプログラミング

データベースアプリケーションを書くための2章で、後者は特定のウェブ技術であるPHPに結びついている。

第5部、第12～13章：オブジェクトおよびオブジェクト関係データベース、XML：拡張可能マークアップ言語

オブジェクトおよびオブジェクト関係データベースと、XML。（Pearson の目次は2つ目の題を「XLM」と印刷しているが、誤植とみられる。）

第6部、第14～15章：関数従属性と関係データベースの正規化の基礎、関係データベース設計アルゴリズムとさらなる従属性

本書の設計理論は、プログラミングやオブジェクト・XMLモデルのあとに置かれている。関数従属性と正規化、続いて設計アルゴリズムと、そのほかの種類の従属性である。

第7部、第16～17章：ディスク記憶、基本的なファイル構造、ハッシュ、現代の記憶アーキテクチャ、ファイルの索引構造と物理データベース設計

物理的な層で、記憶装置、ファイルとハッシュ、そして索引構造と物理設計を扱う。

第8部、第18～19章：問合せ処理の戦略、問合せ最適化

問合せがどのように実行され、実行戦略がどのように選ばれるか。

第9部、第20～22章：トランザクション処理の概念と理論入門、同時実行制御技法、データベース回復技法

トランザクション、同時実行制御、回復を、連続する3章で扱う。

第10部、第23～25章：分散データベースの概念、NOSQLデータベースとビッグデータ記憶システム、MapReduce と Hadoop に基づくビッグデータ技術

分散、続いてNOSQLシステムとビッグデータの記憶、さらに MapReduce と Hadoop。Pearson はこの版に2つの新しい章があるとしているが、どれかは述べていない。

第11部、第26～29章：拡張データモデル（アクティブ、時間、空間、マルチメディア、演繹データベース）、情報検索とウェブ検索入門、データマイニングの概念、データウェアハウスとOLAPの概観

さらなるモデルと応用を扱う4章。題に「入門」「概念」「概観」の語が使われており、入門的な扱いであることがうかがえる。

第12部、第30章：データベースセキュリティ

セキュリティの1章が本文を締めくくる。

付録A～E

ERモデルの代替の図式表記、ディスクのパラメータ、QBE言語の概観、階層データモデルとネットワークデータモデルの概観。

主要概念

第1～3部：モデリングと関係モデル

• ERとEERのモデリング：関係設計より前に行う概念設計。
• 関係制約、SQL、関係代数：関係モデルとその言語。
• ERから関係への写像：概念スキーマを表に変換すること。

第4～6部：応用、その他のモデル、設計理論

• 関数従属性と正規化：優れた関係設計の理論。
• オブジェクト関係データとXML：単純な表を超えるモデル。
• SQLプログラミング技法：アプリケーションへのSQLの組み込みと、ウェブ向けのPHP。

第7～12部：実装と新しいシステム

• ファイル構造、ハッシュ、索引付け、問合せ処理と最適化。
• トランザクション、同時実行制御、回復。
• 分散データベース、NOSQL、MapReduce、Hadoop、データマイニング、ウェアハウス、OLAP、データベースセキュリティ。

批判的分析

長所

• 概念モデリングの深さ。 ERとEERに2章、関係スキーマへの写像に専用の1章が割かれ、付録でもERの代替表記が概観される。これに対し、この一覧にあるもう一つの包括的な教科書は、E-R設計を1章で扱っている。
• 設計から内部構造までの一本の道筋。 モデリングから関係モデル、設計理論、記憶と索引、問合せ処理、トランザクション、分散まで進むので、2学期にわたる講義の唯一の参考書として使える。
• 新しいシステムの扱い。 Pearson は2つの新しい章を強調しており、第10部は分散データベース、NOSQLシステム、MapReduce に基づくビッグデータ技術を扱う。
• 教科書と参考書を兼ねる。 出版社はどちらの用途も想定しており、5つの付録が古い、あるいは専門的な内容（QBE、階層・ネットワークモデル、ディスクのパラメータ）を本文から切り離している。

短所

• 分量。 1,200ページを超える30章は、1～2学期には多すぎる。教員は取捨選択しなければならない。
• 特定の技術に結びついた章。 第11章はPHPに結びついており、第12～13章はオブジェクト関係モデルとXMLを扱う。ほかの技術を使う講義では、独自の教材で置き換えることになる。
• 後半の章は概観的。 第26～29章の題（「…入門」「概念」「…の概観」）は、これらの話題が十分な扱いではなく入門であることを示している。
• アクセシビリティの注意。 Pearson の電子版に関するアクセシビリティの説明は、画像が十分に説明されていない場合があるとしており、スクリーンリーダーを使う読者には重要である。

コースにおける位置づけ

Fundamentals of Database Systems は、この一覧にある2冊の包括的なデータベース教科書の一つである。Silberschatz、Korth、Sudarshan の Database System Concepts は、本書の2章に対して3章のSQLと、並列・分散システムのより大きなまとまりを備え、ほぼ同じ範囲を扱う。Elmasri と Navathe は概念モデリングにより重みを置く。どちらも主教材になりうるが、選択は、講義を設計から始めるか（本書）、SQLから始めるかによって変わりうる。

Hernandez の Database Design for Mere Mortals は平易な設計手法で、第2部や第6部を難しく感じる読者に向く。Ramakrishnan と Gehrke の Database Management Systems は同様の範囲を持つ基礎的な手引きで、Coronel と Morris の Database Systems は、ビジネス志向の設計、実装、管理を対象とする。Gray と Reuter の Transaction Processing は、トランザクションの実装を深く知りたい読者にとって、第20～22章よりはるかに先まで進む。

本書の使い方

Pearson は、読者が初歩的なプログラミングとデータ構造の概念に慣れ、計算機構成の基礎に多少触れていることを前提としている。学部3～4年次と大学院生に向いている。

実践的な進め方：

• 最初の講義の中核： 第1～3部（第1～9章）、続いて設計理論のために第6部（第14～15章）。SQLの章（第6章と第7章）は、実際のデータベースを開いて取り組む。
• 実装： 第7～9部（第16～22章）は、2学期目、または実装志向の講義に。
• 選択： アプリケーションプログラミングには第10章と第11章、分散システムとNOSQLには第10部、第26～30章は短い概観として。

章末の問題でモデリングを練習し、写像の章を読む前に自分でER図を描いてみるとよい。