はじめに

こんにちは！今日はE-R図（Entity-Relationship Diagram, 実体関連図）についてまとめます。E-R図は、データ中心アプローチにおける概念データモデルを可視化し、エンティティ（実体）とリレーションシップ（関係）を明確にします。これにより、データ構造や相互関係を理解しやすくなり、論理・物理データモデルへの移行や実装時のガイドとなります。

本文

E-R図の基本

E-R図は、以下の基本要素からなります。

エンティティタイプ（実体型）：データとして管理する物や概念。長方形で表記し、その中にエンティティタイプ名を記入します
リレーションシップ（関連）：エンティティタイプ同士の関係性を示します。線で結び、カーディナリティ（1対1、1対多、多対多など）を明示します

「顧客」エンティティと「受注」エンティティは、1人の顧客に対して複数の受注が紐づくため、1対多の関係を示します。

カーディナリティと表記法

1対1（1:1）：片方の主キーをもう一方で外部キーとして保持
1対多（1:N）：1側の主キーを多側で外部キーとして保持
多対多（M:N）：直接テーブル同士を多対多に結ぶ関係は存在しないため、中間となる「関連エンティティ」を導入して1対多＋多対1に分解するケースが多い

存在必須性を表すため、必須の場合は「●（塗りつぶし）」、任意の場合は「○（空）」で表す記法もあります（記法はツールや手法による差異あり）

(必須)●----○(任意)

左側が必須、右側が任意であることを示します。

多対多リレーションシップと関連エンティティ

多対多関係は、関係モデルでは直接表現できません。そのため、多対多を解消するための関連エンティティを導入します。

「商品」-「受注」の間に「商品受注明細」という中間エンティティを設けることで、多対多を1対多と多対1に分解します。

UMLによる表記

オブジェクト指向開発で用いられるUML（クラス図）を用いる方法もあります。

エンティティタイプをクラスとして表し、リレーションシップをクラス間の関連として描画
カーディナリティは多重度で表し、1, 0..1, 1..*, 0..*などを用います
多対多は*..*で表現し、必要に応じて関連クラス（中間クラス）を導入します

スーパータイプ・サブタイプ（汎化・特化）

E-R図では、汎化・特化関係（スーパータイプ・サブタイプ）を表すことができます。

スーパータイプ：共通属性・共通主キーを持つ上位概念
サブタイプ：スーパータイプを特定化（特化）した下位概念
サブタイプ間に排他性（あるタプルは1つのサブタイプにしか属さない）や共存性（複数サブタイプに所属可能）を表すことが可能
完全・不完全サブタイプ：すべてのスーパータイプのタプルがサブタイプに存在する場合は完全、一部がどのサブタイプにも属さない場合は不完全。サブタイプが1つしかないスーパータイプは包含関係という

ここで△は汎化・特化を示す記号。
実装時にはサブタイプごとにテーブルを分けたり、1つのテーブルでタイプ区分列を設けて管理するなど、状況によって様々です。

階層構造

同じエンティティ間で階層構造（親子関係）を表すことも可能です。
たとえば「組織」エンティティ内で上位部門と下位部門が1対多の関係で表せます。

組織テーブルには親組織IDカラムを持たせることで、ツリー構造を表現できます。

同じエンティティ間の複数リレーションシップ

同じ2つのエンティティ間に、複数の異なるリレーションシップが存在する場合も、E-R図上で複数の関係線を描くことで表現できます。

上司-部下関係と、メンター-メンティー関係など、同一エンティティ間で異なる意味の関係を2本のリレーションで表します。

まとめ

今回は、E-R図を用いたデータモデルの表現方法を整理しました。

E-R図でエンティティタイプとリレーションシップを明確にすることで、データ構造を直感的に理解可能になります
カーディナリティ、関連エンティティ、スーパータイプ・サブタイプ、階層構造など、様々な概念を図示して問題を早期発見・解決できます
UMLクラス図を用いる方法や実装時のテーブル分解など、実装フェーズへの橋渡しとしても有効です

E-R図の理解は、データベース設計やアプリケーション開発において重要です。