JPS61234430A

JPS61234430A - 関係デ−タベ−ス設計支援装置

Info

Publication number: JPS61234430A
Application number: JP60077139A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Hara; 良憲原
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-04-11
Filing date: 1985-04-11
Publication date: 1986-10-18
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPH0630071B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、関係データベース設計支援装置に属する。

（従来技術）関係データベースは、ジエイ・ディ・ウルマン（Ｊ　、
Ｄ　、Ｕｌｌｍａｎ）著によるプリンシプルズ・オア・
データベース・システムズ（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　　
ｏｆ　　ＤａｔａｂａｓｅＳｙｓｔｅｍｓ、ＣＯＭＰＵ
ＴＥＲ８ＣＩＥＮＣＥ　ＰＲＥＳＳ、１９８０）に見う
けられるごとく、データベース管理システムの１つの方
式で、コツト（Ｃｏｄｄ）による関係モデルに基づくも
のである。この関係データベースの利点は、表形式のよ
うな、明快でかつ単純な構造のため、利用者が操作を行
いやすいこと、また、関係完備性や、正規形の理論等、
強固な理論的基盤があるため、設計がシステマティック
に行えることなどである。特に正規形の理論においては
、情報の冗長性、更新時の欠陥、挿入時の欠陥、及び削
除時の欠陥が取り除けるような関係スキームの分解が行
えることを表したものであり、その実現方式も提案され
ている。ここで重要な事項は、関数従属とキーの概念で
ある。関係Ｒの２つの属性Ａ。

Ｂに関して、Ａの値が決まると常にＢの値が一意に決ま
る時、ＢはＡに関数従属であるといい、Ａ−Ｂと表記す
る。また、キーとは、関係Ｒ中において、タプル（組）
を唯一に規定する属性、ないしは複数の属性の組み合わ
せで、かつ必要最小限の属性からなるものである。たと
えば、関係Ｒ（氏名、年齢、出身地）を考える。属性は
各々「氏名Ｊ、「年齢」、「出身地」であり、タプルは
、具体的な値の組（山田太部、２９、東京）、（山本花
子、２２、大阪）・・・である。ここで氏名がわかると
、その年齢および出身地が唯一に決まるものとすれば、
関数従属は、氏名−年齢、及び氏名−出身地である。ま
た、年齢や出身地がわかっても、該当するタプルが複数
件存在する可能性があるが、氏名がわかれば、対応する
タプルが唯一に規定される。したがって、キーは「氏名
」である。

関係スキームの正規化、すなわち、適切な分解のしかた
には、種々の形式があるが、なかでもボイス・コツト正
規形への分解は有用である。ボイス・コツト正規形とは
、関係内の関数従属に全ての属性が含まれており、しか
も、関数従属の左辺にキーが存在してい漬場合である。

このようなボイス・コツト正規形への分解を行うと、前
記の情報の冗長性等の問題が解決される。さらに、関係
スキーム舎、Ｒ１，Ｒ２，・・・、Ｒ−こ分解したとき
、分解を行ったＲ１．Ｒ２，・・・、Ｒ−こ対して自然
結合を施すことにより、もとのＲが再構築できる場合、
このような分解を無損失結合分解という。特に、複合的
な問い合わせに際しては、無損失結合分解は不可欠であ
る。したがって、無損失結合で、かつボイス・コツト正
規形への分解が望ましい。

無損失結合によるボイス・コツト正規形の変換アルゴリ
ズムは、前記ジエイ・ディ・ウルマン著の文献に示され
ている。これは、関係スキームＲ１および関数従属集合
Ｆを入力とし、全ての関係スキームが、ボイス・コツト
の正規形に変換されたＲの無損失結合分解を出力とする
アルゴリズムである。まず、集合ｆ　：　（Ｒ）とする
。５中の関係スキームをＳとする。Ｓがボイス・コツト
正規形でないとき、関数従属集合Ｆ中のＸ−Ａにおいて
、キー属性がＸに存在せず、かつＡもＸに存在しない。

すなわち、Ｓ中にＸでもＡでもない属性が存在すること
になる。ここで、Ｓを８１と８２とに分解する。ここで
８１は、ＸとＡとの属性からなっており、Ｓ２はＡ以外
のＳの属性からなっているように分解を行う。このよう
な操作を繰り返すと、最後には無損失結合でかつボイス
・コツト正規形である複数の関係に分解される。

（従来技術の問題点）しかしながら、無損失結合で、かつボイス・コツト正規
形の分解は、唯一には決まらず、複数個の分解のしかた
があり得る。しかもこの分解手順には、統一的な技法は
存在せず、データベース設計者の経験によるところが大
である。この本質的な問題点は、属性間の関数従属関係
が、このままでは明確に把握できないところにある。す
なわち、個々の入力された関数従属は、関係式により表
現されているので理解しやすいが、反射体、拡大体、推
移体等の関数従属に関する公理を用いて導出され得る関
係は、陽に表現されていないので、理解が困難である。

待に、正規形へ分解を行う過程においては、今まで陽に
表示されなかった関数従属関係をも考慮しなければなら
ないので、これらに対して見通しのよい表現を行い、設
計支援を行う手段が望まれている。

（発明の目的）本発明の目的は、上記問題点をふまえて、関係データベ
ースの設計を行う際に、関数従属関係が把握されやすい
ように、組み合わせ回路を用いたアナロジ−で図表示し
、対話的に、望ましい分解が行えるような、関係データ
ベース設計支援装置を提供する二とにある。

（発明の構成）本発明によると、関係データベース管理システムにおけ
る、関係スキームの設計支援装置において、関係スキー
ムに属する属性及び関数従属関係を入力する手段と、前
記入力手段により得られた情報を記憶する手段と、前記
記憶情報に１対１に対応するオア・ゲート及びアンド・
ゲートを作成する手段と、これらのゲート間の結線を行
う演算手段と、これにより得られた組み合わせ論理回路
を記憶する手段と、前記組み合わせ論理回路を表示する
ために、シンボル及び結線の座標位置を演算する手段と
、この演算により得られた座標位置を記憶する手段と、
前記座標位置をもとに、組み合わせ論理回路を表示する
手段と、この表示された組み合わせ論理回路を見つつ、
対話的に関数従属関係を修正入力する手段と、前記組み
合わせ論理−路の情報を出力する手段とを持ち、前記属
性間の従属関係を図表示することにより、関係データベ
ースの設計を容易ならしめることを特徴とする関係デー
タベース設計支援装置が得られる。

（構成の詳細な説明）以下では、前記ジエイ・ディ・ウルマン著の文献中にあ
る例（Ｐ１９２）を引用して、構成の詳細な説明を行う
。

まず、大学の講座に関するデータベースを考える。属性
はＣ（講座）、Ｒ（教室）、Ｔ（先生）、Ｓ（学生）、
Ｈ（講座の開始時間）、Ｇ（成績）からなるものとする
。すなわち、関係スキーム、ＣＴＨＲ８Ｇで構成されて
いるものとする。ここで、以下の５つの関数従属が規定
されているものとする。まず、各講座には、１人の先生
がいる（Ｃ−Ｔ）、ある時間のある教室には、１つの講
座しかない（ＨＲ−Ｃ）、ある先生は、ある時間に１つ
の教室にしかいることはできない（ＨＲ−Ｒ）、各学生
は、各講座に成績がある（Ｃ８−Ｇ）、さらに、学生は
ある時間に１つの教室にしか在室することはできない（
Ｈ８−Ｒ）である。第２図は、前記文献中から引用した
ものであり、上記関係スキームに対する、無損失結合な
、ボイス・コツト正規形への分解過程の１例を示したも
のである。これは、関係ＣＴＨＲ８Ｇを、４つの関係Ｃ
８Ｇ、ＣＴ、ＣＨＲ，ＣＨ８に分解し、正規化を行った
ことを示している。ここで、５つの関数従属の関係の推
移も合わせて併記されている。２回目の分解、すなわち
、関係ＣＴＨＲ８から関係ＣＴとＣＨＲ８へ分解を行っ
た際の関数従属の変化を調べると、関係ＣＴＨＲ８にお
ける関数従属ＴＨ−Ｒが、関係ＣＨＲ８においては、関
数従属ＣＨ−Ｒに変化し゛ている。これは、関係ＣＴを
分解したためであり、関数従属の推移体、及び拡大体を
適用して、関数従属ＴＨ−Ｒ，かつＣ−ＴよりＣＨ−Ｒ
が導か、　れたためである。しかし、このような暗黙の
公理により、必要最小限の関数従属集合が変化するので
、データベースの分解設計が非常に困難なものとなる。

そこで本発明は、把握が困難な関数従属集合を、アンド
・ゲート、オア・ゲートを有する組み合わせ論理回路を
用いて、図表示し、データベースの分解設計等の支援を
行うものである。

本発明において、必要最小限の個数の関数従属集合から
、組み合わせ論理回路に変換する手順は以下の通りであ
る。まず、各属性を各々１つのオア・ゲートに対応させ
る。前記の例においては、属性Ｃ２Ｔ、　Ｈ，Ｒ，Ｓ、
　Ｇに各々オア・ゲートに対応させる。このオア・ゲー
トには、外部入力用の端子が各１ピンずつついているも
のとする。次に、関数従属の左辺の属性（前記の例にお
いては、Ｃ，Ｃ８，ＨＲ，ＴＨ）を各々１つの°アンド
・ゲートに対応させる。そして、各構成属性のオア・ゲ
ートから対応するアンド・ゲートへ結線を行う。最後に
、関数従属の左辺に対応するアンド・ゲートから、右辺
に対応するオア・ゲートへ結線を行う。このような操作
を行うと、関数従属の性質を考慮した、関数従属集合に
対応する組み合わせ論理回路が得られる。すなわち、各
オア・ゲートの外部入力端子を全てオフにしておき、し
かる後に、あるいくつかの外部入力端子をオンにしたと
する。すると、関数ｔｉ属となっている全ての属性に対
応するオア・ゲートの出力がオンになるからである。第
３図は、第２図における関数従属集合（Ｃ−Ｔ、　Ｃ３
−Ｇ、　ＨＲ−Ｃ，Ｈ８−Ｒ，ＴＨ−Ｒ）に対応する組
み合わせ論理回路を示したものである。第３図において
、各アンド・ゲートから、オア・ゲートへの、太線で示
されている５つの結線が関数従属集合に対応している。

さらに、得られた組み合わせ論理回路を階層構造的に図
表示を行う。この時、フィードバックループが存在する
時には、線の本数が最小になるようにオア・ゲート、及
びアンド・ゲートを配置する。第３図では、オア・ゲー
トＴからアンド・ゲートＴＨへの結線が、フィードバッ
クとなっている。また、同レベルでのオア・ゲート、又
はアンド・ゲートの配置は、結線の交差数が最小になる
ように行う。第３図では、交差数１となっている。この
ような、組み合わせ論理回路によるアナロジ−図表示を
用いると、関数従属集合の把握が容易で、推移的な性質
も比較的簡単に理解が行える。

また加えて、関数従属を１ずつ順に切断していけば、無
損失結合なボイス・コツト正規形への変換が得られるこ
とになる。この時、対応するアンド・ゲートとオア・ゲ
ートを除去し、線が切断されていれば、アンド・ゲート
、又はオア・ゲートのあった部分を短絡すればよい。こ
のような操作を行うと、データベース設計者が意識せず
に、分解過程での関数従属の変換が行われるので、デー
タベース設計に有用なものとなる。第４図は、第３図か
ら、関数従属Ｃ３−Ｇに対応する関係を抽出し、分解を
行った際の図表示である。また第５図は、第４図からさ
らに、関数従属Ｃ−Ｔに対応する関係を抽出し、分解を
行った際の図表示である。ここで、対応するアンド・ゲ
ートＣと、オア・ゲートＴを除去した際、線が切断され
るので、この部分は短絡されている。またこの時、関数
従属ＴＨ−Ｒは、自動的にＣＨ−Ｒに変換され得る。最
後に第６図は、第５図から、関数従属ＣＨ−Ｒに対応す
る関係を抽出し、分解を行った際の図表示である。この
時、関数従属ＨＲ−Ｃも同時に抽出が行われている。そ
して、抽出分解後、残った関係は、関数従属Ｈ８−Ｃに
対応する関係である。このように分解して得られた４つ
の関係は、無損失結合なボイス・コツト正規形となって
いる。もちろん、このような分解は唯一でなく、データ
ベース設計者が、表示を見ることにより、対話的に、属
性間の意味を考慮しつつ、処理を行うことが可能である
。

さらに、この図表示から明らかに、キーは、その外部入
力端子をオンにすることにより、全てのゲート出力をオ
ンにすることが可能な必要最小限のオア・ゲートの組み
合わせであることがわかる。

また、どの属性が、他のどの属性の関数従属となってい
るかは、同様に対応する外部入力端子をオンにすること
によりシミュレーションが可能である。これは、対応す
る外部入力端子をオンにすると、その出力がオン状態と
なる全てオア・ゲートに対応する属性が、関数従属とな
っているためである。

（実施例）以下、本発明について実施例を示す図面を参照して説明
する。

第１図は、本発明の一実施例を示す機能的なブロック図
である。

まず、入力手段１により対象とするデータベースの属性
と、その属性間の関数従属関係が入力される。この入力
手段１は、端末のキーボードないしは、予め情報が登録
されているディスク等の記憶媒体を用いて実現される。

次に、これらの情報は、属性記憶手段２、および関数従
属関係記憶手段３に各々格納される。以下では、属性記
憶手段２、および関数従属関係記憶手段３の記憶情報を
一次情報として、まず、対応する組み合わせ論理回路を
作成し、次に、これを見易く表示させるものである。

すなわち、まず、属性記憶手段２からオア・ゲート作成
手段４により各属性そのものに対応するオア・ゲートを
作成し、関数従属関係記憶手段３からアンド・ゲート作
成手段５により、各関数従属関係の左辺に対応するアン
ド・ゲートを作成する。前記文献中の例においては、オ
ア・ゲートはＣ，Ｒ，Ｔ、　Ｓ、　Ｈ，Ｇまたアンド・
ゲートはＣ，ＨＲ，ＨＴ、　Ｃ８，Ｈ８となる。

次に、オア・ゲート作成手段４、およびアンド・ゲート
作成手段５により得られた情報を用いて、オア・ゲート
−アンド、ゲート結線情報演算手段６により、オア・ゲ
ートからアンド・ゲートへの結線を行う。これは、各ア
ンド・ゲートへ、その構成要素となる属性に対応するオ
ア・ゲートから結線を行うものである。また、オア・ゲ
ート作成手段４、アンド・ゲート作成手段５、および関
数従属関係記憶手段３により得られた情報を用いて、ア
ンド・ゲート−オア・ゲート結線情報演算手段７により
、アンド・ゲートからオア・ゲートへのへの結線を行う
。これは、各関数従属関係の右辺の属性に対応するオア
・ゲートへ、その左辺の属性に対応するアンド・ゲート
から結線を行うものである。次にオア・ゲート作成手段
４、アンド・ゲート作成手段５、オア・ゲート−アンド
、ゲート結線情報演算手段６、およびアンド・ゲート−
オア・ゲート結線情報演算手段７により得られた情報は
、組み合わせ論理回路記憶手段８に格納される。この情
報は、もとの入力と等価な組み合わせ論理回路を表現し
た情報である。

次に、得られた情報をもとに、見易く表示するための処
理を行う機能ブロックについて説明を行う。具体的には
できる限り階層的に、かつ結線が交差しないようにオア
・ゲート、アンド・ゲートの各シンボルの座標を決定し
、また、結線経路を規定するものである。

まず、フィードバック数最小化演算子段９において、で
きるだけ、各シンボルが階層的に配置できるように、必
要最小限のフィードバック結線を切断する。フィードバ
ック結線とは、たとえば、第３図においては、オア・ゲ
ートＴからアンド・ゲートＴＨに接続されている結線で
ある。この結線は、残りの結線とは、逆方向に表示がな
されるものである。フィードバック結線は、組み合わせ
論理回路において、閉ループとなる部分を全て重ね合わ
せ、その重なり数が大であることにより検出可能である
。このような、フィードバック結線を必要最小限選択し
、切断することにより、各シンボルの階層構造化が可能
となる。これにより、各シンボルの層別化が可能となり
、Ｙ座標を決定することができる。これは、シンボル表
示位置レベル記憶手段１０により、記憶される。また、
切１祈されたフィードバック結線は、後で付加を行うも
のとする。

次に、結線交差最小化演算手段１１により、隣接２層間
の結線交差が最小になるように、シンボルのＸ軸方向の
入れ替えを行い、しかる後にＸ座標を決定する。これに
より、各シンボルの表示位置が確定されるので、この情
報を、シンボル表示座標記憶手段１２に格納する。今度
は、結線表示位置演算子段１３により、結線の作図位置
を求め、結線表示位置記憶手段１４にこの情報が格納さ
れる。以上で、組み合わせ論理回路を表示する全ての情
報が得られたことになる。よって、組み合わせ論理回路
表示手段１５では、シンボル表示座標記憶手段１２およ
び結線表示位置記憶手段１４の情報をもとに、対応する
組み合わせ論理回路の作図が行われる。このとき、オア
・ゲート、およびアンド・ゲートは、各々相当するシン
ボルにより表示が行われている。

データベース設計者は、組み合わせ論理回路表示手段１
５を用いることに、より、対話的にデータベースの分解
設計が可能となる。もし、ある関数従属関係に基づき、
分解を行いたければ、関数従属関係修正入力手段１６を
用いて、対応する関数従属の分離を行えばよい。このよ
うな修正を行っても、あとは、同様な操作により、自動
的に修正された組み合わせ論理回路の視覚的な表示が得
られることになる。このようにして対話的処理を行い、
所望の分解設計が行えたならば、出力手段１７により、
得られた情報の出力を行う。これは、プリンタ等による
ハードコピー、又は対象とするデータベースと互換性の
あるファイル形式として実現される。

また、第７図は、汎用計算機を用いた本発明の別の一実
施例である。ここで、入力装置１８は、第１図における
入力手段１、および関数従属関係入力手段１６に相当す
る。また記憶装置１９には、対応する組み合わせ論理回
路を作成するアルゴリズムや、各シンボルおよび各結線
の座標を求めるアルゴリズムが予め格納されている。ま
た、演算装置２０では、プロセッサにより、記憶装置１
９に格納されている手続きが実行される。その実行中に
得られるシンボル表示座標や、結線表示位置は、一時記
憶装置２１に格納される。そして得られた組み合わせ論
理回路は、表示装置２２により表示され、これをインタ
ーフェースとして、データベース設計者との対話処理が
行われる。そして最終的に、所望の分解設計が行えたな
らば、この情報を出力装置２３に転送し、出力を行う。

（発明の効果）本発明は、関係データベースを設計する際に、従来把握
が困難であった関数従属集合を、組み合わせ論理回路に
よるアナロジ−図表示を用いて、理解を容易にし、柔軟
でかつ、見通しのよい設計が迅速に行えるという効果を
有する。しかも、リアルタイムに対話的に設計が可能で
あるので、属性の意味を考慮しつつ、複数の代替案の中
から、適切な設計を行い得る。また、加えて、キー属性
を見出したり、ある属性が、他の属性の関数従属になる
か否かを、直観的に把握をおこなうことも可能であると
いう効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の関係データベース設計支援装置の一
実施例を示す機能的なブロック図である。次に、第２図は、本発明の有用性を示すために引用した
例を示した図である。また、第３〜６図は本発明装置を
用いて、第２図の例を図表示した適用例の図である。さ
らに、第７図は、本発明の別の一実施例を示す図である
。図において、１・・・入力手段　　　　　　　　２・・・属性記憶手
段３・・・関数従属関係記憶手段４・・・オア・ゲート作成手段５・・・アンド・ゲート作成手段６・・・オア・ゲート−アンド・ゲート結線情報演算手
段７・・・アンド・ゲート−オア・ゲート結線情報演算
手段８、・・組み合わせ論理回路記憶手段９・・・フィードバックループ数最小化演算手段１０・
・・シンボル表示位置レベル記憶手段１１・・・結線交
差最小化演算手段１２・・・シンボル表示座標記憶手段１３・・・結線表示位置演算手段１４・・・結線表示位置記憶手段１５・・・組み合わせ論理回路表示手段１６・・・関数
従属関係修正入力手段１７・・・出力手段１８・・・入力装置　　　　　　　１９・・・記憶装置
２０・・・演算装置　　　　　　　２１・・・一時記憶
装置２２・・・表示装置　　　　　　　２３・・・出力
装置。ｉ１図第　１　図第３図第４図（α）（ｂ）第５図（α）　　　　　　　　　　（ｂ）第６図

Claims

【特許請求の範囲】

関係データベース管理システムにおける、関係スキーム
の設計支援装置において、関係スキームに属する属性及
び関数従属関係を入力する手段と、前記入力手段により
得られた情報を記憶する手段と、前記記憶情報に１対１
に対応するオア・ゲート及びアンド・ゲートを作成する
手段と、これらのゲート間の結線を行う演算手段と、こ
れにより得られた組み合わせ論理回路を記憶する手段と
、前記組み合わせ論理回路を表示するために、シンボル
及び結線の座標位置を演算する手段と、この演算により
得られた座標位置を記憶する手段と、前記座標位置をも
とに、組み合わせ論理回路を表示する手段と、この表示
された組み合わせ論理回路を見つつ、対話的に関数従属
関係を修正入力する手段と、前記組み合わせ論理回路の
情報を出力する手段とを持ち、前記属性間の従属関係を
図表示することにより、関係データベースの設計を容易
ならしめることを特徴とする関係データベース設計支援
装置。