データベース設計｜E-R図・主キー・外部キー・正規化【ITパスポート】

ITパスポート 第4部 デジタル技術17-2　データベース設計最終更新 2026-10-18

データベース設計は、業務で使うデータを洗い出して関連を整理し、同じ事実を1か所にだけ書く表の組み合わせに落とす作業です。

データ分析から始める

表を作る前に、まず業務の中身を調べます。図書館の貸出なら、だれが（会員）、どの本を（本）、いつ借りたか（貸出日）というデータ項目を洗い出し、 「会員が本を借りる」のような項目どうしの関連を整理します。 必要なデータ項目を洗い出し、項目間の関連を整理する作業をデータ分析といいます。

洗い出すときは、同じものの呼び方をそろえることも大事です。「会員番号」と「利用者ID」が同じ項目を指しているなら、名前をどちらか一方にそろえます。 データの中身も同じで、「(株)」と「株式会社」が混ざっていたり、入力の誤りが残っていたりすると、あとで正しく集計できません。 こうしたデータの値の表記の揺れや誤りを直してそろえる作業をデータクレンジングといいます。

E-R図 ── エンティティとリレーションシップ

整理した結果はE-R図に描きます。E はエンティティ（実体）、R はリレーションシップ（関連）です。

E-R図は、データを「もの（エンティティ）」と「つながり（リレーションシップ）」で表した設計図です。 この段階ではまだ表の形を決めていません。どの箱が1つの表になり、線がどの項目で結ばれるかを、次の主キーと外部キーで決めます。

主キーと外部キー

関係データベースでは、データを行と列からなる表（テーブル）に入れます。1行が1件のデータ（レコード）、1列が1つの項目（フィールド）です。 表の中の行を1つに特定するための項目を主キーといいます。会員の表なら会員番号です。 同じ名前の会員がいても、会員番号が違えば別の人だと分かります。

組の主キーは、番号の振り方で決まります。学校で出席番号がクラスごとに1番から振られるなら、出席番号だけでは生徒が1人に決まりません。 1組の5番と2組の5番がいるからです。このときは「クラス」と「出席番号」の組を主キーにします。 反対に、1つの項目だけで行がただ1つに決まるなら、ほかの項目を足して組にはしません。主キーは、行を決めるのに必要な最小限の項目で作ります。 主キーは、その値（または値の組）で行がただ1つに決まる項目です。

表を分けると、表どうしを結ぶ項目が要ります。貸出の表に会員番号を入れておけば、そこから会員の表をたどって会員名が分かります。 このように、ほかの表の主キーを指すために持つ項目を外部キーといいます。

主キーとインデックスも区別します。インデックスは、本の索引のように検索を速くするための仕組みです。 主キーは行を特定する決まり、インデックスは探す速さのための仕組みで、役割が違うので、主キーの列にインデックスを付けてもかまいません。

正規化 ── 同じ事実を1か所に

図書館の貸出を、1つの表「貸出記録」だけで管理していたとします。

「M01 は青木さん」という事実が2行に、「B07 は星の地図」という事実も2行に重なっています。 青木さんが改姓して1行目だけ直し忘れると、同じ M01 なのに名前が2通りになり、どちらが正しいか分からなくなります。 データの一貫性が崩れた状態です。

そこで、表を分けて重複をなくします。これが正規化です。

会員名は会員の表に1回だけ、書名は本の表に1回だけ書かれるので、改姓しても会員の表の1行を直せば済みます。 正規化の目的は、データの重複をなくして一貫性を保つことです。 正規化を進めると、1つの表が複数の表に分かれていきます。データを圧縮する技術ではありません。

どの項目をどの表に入れるかは、「その値は、何が決まれば1つに決まるか」で判断します。

正規化とパフォーマンス

正規化で表を分けると、困ることも1つあります。画面に「貸出日・会員名・書名」を並べて出すには、貸出・会員・本の3つの表を番号で結合して組み立て直す必要があり、その分だけ処理が増えます。 正規化は一貫性のための設計で、速さは結合の手間とインデックスで調整します。 よく検索する項目にはインデックスを付けて、探す時間を短くします。

設計の順番は、まず正規化で「同じ事実は1か所」を守り、そのうえで速さが足りないところを調整する、が基本です。 なお、正規化には段階があり、FE などの上位の試験ではその手順まで問われますが、ITパスポートでは段階の名前や手順は問われません（現行シラバスに「正規化の詳細な内容は問わない」とあります）。 押さえるのはなぜ分けるのかと、分けた結果どの項目がどの表に入るかの2つです。

まとめ

この節で解ける公開問題

令和4〜8年度の公開問題のうち、この節の知識で解ける問題は次の6問です。

この節の過去問を続けて解く（6問） →

教科書の一覧（現行の試験の順）教科書の一覧（新しい試験の順）過去問

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出典：IPA「ITパスポート試験 シラバス（案）Ver0.1」（2026年8月31日）、「ITパスポート試験 シラバス Ver6.5」、 「基本情報技術者試験 シラバス Ver9.2」（データベース設計）。 図と本文の表の例（図書館の貸出）は当サイトが説明のために作ったもので、練習問題も当サイトのオリジナルです。