初期のデータベースモデルとは？フラット（テーブル）モデルの基本を解説

データベースモデルとは

データベースモデルとは、データベースの論理構造を決定し、データをどのように格納・整理・操作できるのかを根本的に定めるものです。データベースが登場する以前、データを保存する手段はファイルストレージしかありませんでした。この方式では、プログラマが目的のデータを取り出すために多大な労力を費やし、プログラム側でも複雑な解析や関連付けの処理を実装する必要があるため、システム全体が複雑化していました。

Perlのように強力な正規表現を持つ言語を使えば、テキスト処理そのものは比較的容易になります。しかし、ファイルから必要なデータへアクセスする作業自体は依然として複雑です。データアクセスの標準的な手法が存在しないため、システムはエラーが発生しやすく、開発にも時間がかかり、保守も困難になります。さらに、データの冗長性（不要にデータが重複してしまう問題）やデータ整合性の低下（一部の場所でしかデータが更新されず、誤った情報や古い情報が参照されてしまう問題）といった課題も生じていました。

こうした問題を解決するために開発されたのが、データベース管理システム（DBMS）です。DBMSは、データへのアクセスと更新のための標準的で信頼性の高い手段を提供します。アプリケーションとデータの間に中間層が設けられることで、プログラマはデータアクセスの問題を意識することなく、アプリケーション開発そのものに集中できるようになりました。

データモデルの役割

データベースモデルは、データがどのように表現されるかを扱う論理モデルと定義できます。データベース設計者は、物理的なデータの格納方法を気にする代わりに、より抽象的で概念的なレベルの設計に専念できます。これにより、アプリケーションが解決すべき現実世界の問題と、技術的な実装との間のギャップが縮まります。

データモデルは、データ要素を整理し、要素間の関係を標準化するために用いられます。データ要素は、現実世界の人・場所・物、そしてそれらの間で起こる出来事を記録するものです。例えば「建物には多くの窓がある」「犬には目が2つある」といった現実の関係を表現します。モデルはデータを構造化するだけでなく、データに対して実行できる一連の操作も定義します。なお、1つのDBMSが複数のモデルを提供できる場合もあります。

最適な構造は、アプリケーションにおけるデータの自然的な構成や、対象アプリケーションの要件によって異なります。モデル選択の判断材料となる主な要素は以下のとおりです。

• トランザクション速度（処理性能）
• 信頼性
• 保守性
• 拡張性（スケーラビリティ）
• コスト

フラット（テーブル）モデル

フラットモデル（またはテーブルモデル）は、最も伝統的でシンプルなデータモデルです。単一の2次元配列（表）で構成され、同じ列のすべての値は同種のデータを表し、同じ行の値同士は互いに関連しています。例えば、システムのセキュリティデータベースでは「名前」と「パスワード」の列が使われ、各行には特定のユーザーに関連付けられたパスワードが格納されます。表の各列には、文字データ、日付・時刻情報、整数、浮動小数点数といった型が定義されます。

フラットファイルデータベースとは、構造化されていない通常のファイル、いわゆる「フラットファイル」にデータを保存するデータベースのことです。ファイル全体がコンピュータのメモリ上に読み込まれるため、データ構造へのアクセスや操作が容易になります。データベース操作が完了すると、ファイルはコンピュータシステムから取り出され、ホストのファイルシステムへ転送されます。「フラット（平坦）」と呼ばれる理由は、インデックス構造を持たず、レコード間に構造的な関係が通常存在しないからです。

フラットモデルは、小規模でシンプルなデータベースに最適です。しかしデータ量が増大するとメモリアクセスが難しくなり、より高度なデータベースが求められるようになります。氏名・電話番号・住所・市区町村などを手書きでまとめた名簿は、典型的なフラットファイルデータベースの例です。同じ情報をスプレッドシートに記録すれば、検索機能を活かしてオンラインで利用することも可能になります。また、フラットファイル形式を使えば、データを他のシステムへ簡単に移行（転送）することもできます。

サンプルデータベース

以下の例は、フラットファイルデータベースの基本的な構成要素を示したものです。複数の列と行が1つの表として整理されています。各列の内容は次のとおりです。

• ID（第1列）：レコードを一意に識別するための数値ID
• NAME（第2列）：人物の名前
• TEAM（第3列）：その人が応援しているスポーツチーム名

このような表形式によるデータ表現は、フラットファイルデータベースにおける標準的なスタイルです。