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コンピューターサイエンス:アルゴリズム / OS / ネットワーク / DB
第2正規形

コンピューターサイエンス:アルゴリズム / OS / ネットワーク / DB

ソート、探索、再帰などのアルゴリズムに加え、OS (プロセス、メモリ、ファイルシステム)、ネットワーク (TCP/IP、HTTP、DNS、CDN)、データベースまで、Web エンジニアに必要な CS の基礎を一本で学べる総合コースです。エンジニア転職を目指す学習者や、CS 出身でない現役エンジニアを対象としています。約 34 時間 (1 日 30 分 × 68 日) で 135 レッスンを修了でき、修了後は技術選定やシステム設計の議論に自信を持って参加できるようになります。

1
再帰の基礎
0. 階乗(再帰)5分
1. フィボナッチ数(再帰)5分
2. 累乗(再帰)5分
3. 配列の合計(再帰)5分
4. 桁数を数える(再帰)5分
5. 文字列を逆順(再帰)5分
6. ユークリッドの互除法(GCD)5分
7. 第1章まとめクイズ — 再帰の基礎5分
2
第2章 探索
0. 線形探索で位置を返す5分
1. 二分探索 (反復版)5分
2. 二分探索 (再帰版)5分
3. lower_bound (最初に >= target の位置)5分
4. ピーク要素検索5分
5. 回転ソート配列での探索5分
6. 第2章まとめクイズ5分
3
ソート
0. バブルソート実装5分
1. 選択ソート5分
2. 挿入ソート5分
3. マージソート5分
4. クイックソート5分
5. カウントソート5分
6. 比較関数つきソート5分
7. 第3章まとめクイズ5分
4
配列 / 文字列の応用
0. 双方向ポインタで和 = K5分
1. スライド窓の最大和5分
2. 回文判定5分
3. 重複なし最長部分文字列5分
4. 大きな数の文字列乗算5分
5. アナグラムグルーピング5分
6. 第4章まとめクイズ — 配列 / 文字列の応用5分
5
クラスと OOP
0. 長方形クラス(面積と周長)5分
1. スタッククラス(push と pop)5分
2. キュークラス(enqueue と dequeue)5分
3. 単方向リンクリスト5分
4. 二分探索木 (BST) への挿入5分
5. カウンタクラス(機能合成)5分
6. 第 5 章クイズ — クラスと OOP5分
6
動的計画法 (基礎)
0. メモ化フィボナッチ5分
1. DP配列でフィボナッチ5分
2. 階段の登り方5分
3. コイン両替最小枚数5分
4. 0/1 ナップサック問題5分
5. 最長共通部分列 (LCS)5分
6. 第6章まとめクイズ5分
7
総合演習
0. ソート済み 2 配列のマージ5分
1. 配列の k 回転5分
2. カッコの妥当性5分
3. ローマ数字を整数に5分
4. 整数をローマ数字に5分
5. 雨水を溜める5分
6. 最終総まとめクイズ5分
8
[OS] Section 1. OS とは
0. コンピューターとOSの役割15分
1. OSの歴史(バッチ→マルチタスク→マルチユーザー)15分
2. カーネルとユーザーランド15分
3. システムコールの仕組み15分
4. Linux / macOS / Windows のアーキ比較15分
9
[OS] Section 2. プロセスとスレッド
0. プロセスとは15分
1. スレッドとプロセスの違い15分
2. コンテキストスイッチ15分
3. スケジューラとアルゴリズム15分
4. プロセス間通信(IPC)15分
10
[OS] Section 3. メモリ管理
0. メモリ階層(レジスタ→キャッシュ→RAM→ディスク)15分
1. 仮想メモリ15分
2. ページングとスワップ15分
3. mmap とメモリマップトファイル15分
4. ガベージコレクション概要15分
11
[OS] Section 4. ファイルシステム
0. ファイルシステムとは15分
1. i-node とディレクトリ15分
2. ext4 / APFS / NTFS の違い15分
3. ジャーナリングと耐障害性15分
4. パーミッションと所有者15分
12
[OS] Section 5. 同期と並行性
0. レースコンディション15分
1. Mutex と Semaphore15分
2. デッドロック15分
3. 非同期と並行15分
4. イベントループと epoll15分
13
[ネットワーク] ネットワークの全体像
0. ネットワークとは8分
1. OSI 7階層モデル10分
2. TCP/IP 4階層モデル9分
3. パケットとフレーム9分
4. ルーター・スイッチ・ハブ9分
14
[ネットワーク] IP とルーティング
0. IPアドレス (IPv4 / IPv6)10分
1. サブネットマスクと CIDR11分
2. NAT とプライベートIP9分
3. ルーティングと経路選択10分
4. ファイアウォール基礎9分
15
[ネットワーク] TCP / UDP
0. TCP と UDP の違い9分
1. 3-way ハンドシェイク9分
2. 輻輳制御と再送10分
3. UDP の用途 (DNS / 動画 / ゲーム)8分
4. ポート番号と well-known port9分
16
[ネットワーク] HTTP / HTTPS
0. HTTP の基本10分
1. HTTP メソッド9分
2. HTTPS と TLS ハンドシェイク10分
3. HTTP/2 と HTTP/3 (QUIC)10分
4. REST API の設計原則10分
17
[ネットワーク] DNS とドメイン
0. DNS とは8分
1. レコードタイプ10分
2. 名前解決の流れ10分
3. DNS キャッシュと TTL9分
4. CDN の仕組みと Anycast10分
18
[ネットワーク] 応用
0. ロードバランサ (L4 / L7)10分
1. プロキシとリバースプロキシ9分
2. WebSocket とリアルタイム通信9分
3. gRPC と HTTP/2 利用10分
19
[データベース] データベースの基礎
0. データベースとは8分
1. RDB と NoSQL の違い8分
2. データベースの歴史8分
3. エンティティ関係モデル (ER)8分
4. 主キー・外部キー・候補キー8分
20
[データベース] 正規化
0. 正規化とは何か8分
1. 第1正規形8分
2. 第2正規形8分
3. 第3正規形8分
4. 非正規化のトレードオフ8分
21
[データベース] インデックスと B-tree
0. インデックスの役割8分
1. B-tree の仕組み8分
2. B+tree(実際の DB 実装)8分
3. ハッシュインデックス8分
4. カバリングインデックス8分
22
[データベース] トランザクションと ACID
0. トランザクションとは8分
1. ACID 特性8分
2. 分離レベル8分
3. MVCC(マルチバージョン同時実行制御)8分
4. デッドロックと回避8分
23
[データベース] クエリ最適化
0. クエリプランナの役割8分
1. EXPLAIN の読み方8分
2. Nested Loop / Hash / Merge Join8分
3. インデックスチューニング8分
4. 統計情報とカーディナリティ8分
24
[データベース] スケーリング
0. レプリケーション8分
1. シャーディング8分
2. CAP 定理8分
3. 結果整合性8分
4. NewSQL と分散 SQL8分

コンピューターサイエンス:アルゴリズム / OS / ネットワーク / DB

01階乗(再帰)
02フィボナッチ数(再帰)
03累乗(再帰)
04配列の合計(再帰)
05桁数を数える(再帰)
06文字列を逆順(再帰)
07ユークリッドの互除法(GCD)
08第1章まとめクイズ — 再帰の基礎
09線形探索で位置を返す
10二分探索 (反復版)
11二分探索 (再帰版)
12lower_bound (最初に >= target の位置)
13ピーク要素検索
14回転ソート配列での探索
15第2章まとめクイズ
16バブルソート実装
17選択ソート
18挿入ソート
19マージソート
20クイックソート
21カウントソート
22比較関数つきソート
23第3章まとめクイズ
24双方向ポインタで和 = K
25スライド窓の最大和
26回文判定
27重複なし最長部分文字列
28大きな数の文字列乗算
29アナグラムグルーピング
30第4章まとめクイズ — 配列 / 文字列の応用
31長方形クラス(面積と周長)
32スタッククラス(push と pop)
33キュークラス(enqueue と dequeue)
34単方向リンクリスト
35二分探索木 (BST) への挿入
36カウンタクラス(機能合成)
37第 5 章クイズ — クラスと OOP
38メモ化フィボナッチ
39DP配列でフィボナッチ
40階段の登り方
41コイン両替最小枚数
420/1 ナップサック問題
43最長共通部分列 (LCS)
44第6章まとめクイズ
45ソート済み 2 配列のマージ
46配列の k 回転
47カッコの妥当性
48ローマ数字を整数に
49整数をローマ数字に
50雨水を溜める
51最終総まとめクイズ
52コンピューターとOSの役割
53OSの歴史(バッチ→マルチタスク→マルチユーザー)
54カーネルとユーザーランド
55システムコールの仕組み
56Linux / macOS / Windows のアーキ比較
57プロセスとは
58スレッドとプロセスの違い
59コンテキストスイッチ
60スケジューラとアルゴリズム
61プロセス間通信(IPC)
62メモリ階層(レジスタ→キャッシュ→RAM→ディスク)
63仮想メモリ
64ページングとスワップ
65mmap とメモリマップトファイル
66ガベージコレクション概要
67ファイルシステムとは
68i-node とディレクトリ
69ext4 / APFS / NTFS の違い
70ジャーナリングと耐障害性
71パーミッションと所有者
72レースコンディション
73Mutex と Semaphore
74デッドロック
75非同期と並行
76イベントループと epoll
77ネットワークとは
78OSI 7階層モデル
79TCP/IP 4階層モデル
80パケットとフレーム
81ルーター・スイッチ・ハブ
82IPアドレス (IPv4 / IPv6)
83サブネットマスクと CIDR
84NAT とプライベートIP
85ルーティングと経路選択
86ファイアウォール基礎
87TCP と UDP の違い
883-way ハンドシェイク
89輻輳制御と再送
90UDP の用途 (DNS / 動画 / ゲーム)
91ポート番号と well-known port
92HTTP の基本
93HTTP メソッド
94HTTPS と TLS ハンドシェイク
95HTTP/2 と HTTP/3 (QUIC)
96REST API の設計原則
97DNS とは
98レコードタイプ
99名前解決の流れ
100DNS キャッシュと TTL
101CDN の仕組みと Anycast
102ロードバランサ (L4 / L7)
103プロキシとリバースプロキシ
104WebSocket とリアルタイム通信
105gRPC と HTTP/2 利用
106データベースとは
107RDB と NoSQL の違い
108データベースの歴史
109エンティティ関係モデル (ER)
110主キー・外部キー・候補キー
111正規化とは何か
112第1正規形
113第2正規形
114第3正規形
115非正規化のトレードオフ
116インデックスの役割
117B-tree の仕組み
118B+tree(実際の DB 実装)
119ハッシュインデックス
120カバリングインデックス
121トランザクションとは
122ACID 特性
123分離レベル
124MVCC(マルチバージョン同時実行制御)
125デッドロックと回避
126クエリプランナの役割
127EXPLAIN の読み方
128Nested Loop / Hash / Merge Join
129インデックスチューニング
130統計情報とカーディナリティ
131レプリケーション
132シャーディング
133CAP 定理
134結果整合性
135NewSQL と分散 SQL

コンピューターサイエンス:アルゴリズム / OS / ネットワーク / DB

第2正規形

商品名を直すのに、注文明細を全部書き換える

注文明細の表を考えます。1 行が「どの注文の、どの商品が、いくつ」を表すので、行を特定するには注文 ID と商品 ID の 2 つが要ります。主キーが 2 列の組になっている表です。

ここに、表示が楽だからという理由で商品名と価格まで書き写しました。

注文 ID商品 ID個数商品名価格
11002りんご500
12003バナナ300
21001りんご500

商品名を「りんご」から「青森りんご」に直す指示が来ました。直す先は商品の表ではなく、その商品が登場した過去の注文明細の全行です。3 年分あれば数万行になります。

しかも、数万行のうち 1 行でも書き換えに失敗すれば、同じ商品 ID の行に 2 つの名前が並びます。どちらが正しいのかは、もう表からは判断できません。

主キーの片方だけで決まる列を探す

なぜこうなったのかは、列を 1 つずつ見ていけば分かります。

個数は、注文 ID と商品 ID の両方が決まって初めて決まります。ところが商品名は、商品 ID だけで決まります。注文 ID は関係ありません。価格も同じです。主キーの一部だけで決まる列が、主キー全体で特定する表に混ざっている。これが直すべき箇所です。

この点検は、主キーが 2 列以上あるときだけ意味があります。主キーが 1 列なら「その一部」というものが存在しないので、条件は自動的に満たされます。意味のない番号を主キーに立てる設計が広まっているのは、こうした点検が要らなくなる効果もあるからです。裏を返せば、間に立てた表のように主キーを組にしたときだけ、列ごとに問い直す必要があります。

設計レビューでの手順も決まっています。まず主キーが何列あるかを数える。2 列以上なら、残りの列を 1 つずつ取り上げて「この列を決めるのに、主キーの両方が要るか」と問う。片方だけで足りる列が見つかったら、その片方と一緒に別の表へ出す。それだけです。

切り出し先は商品の表です。商品名と価格をそちらへ移すと、名前の変更は 1 行で終わり、まだ 1 度も注文されていない商品も登録できるようになります。

注文したときの値段は、商品マスタの値段ではない

ここで 1 つ注意があります。価格を商品の表へ移したのだから、明細から価格を消してよいかというと、そうではありません。

商品の表にある価格は「いまの価格」です。値上げをした瞬間に、過去の注文の合計金額まで変わってしまいます。売上の集計が昨日と今日で食い違い、発行済みの領収書とも合わなくなります。

そこで明細には、注文が成立した時点の単価を別に持たせます。これは書き写しに見えますが、切り出す対象ではありません。「いまの価格」と「あのとき合意した価格」は、たまたま値が同じだっただけの別の事実だからです。単価は注文 ID と商品 ID の組で決まるので、主キーの一部だけで決まる列にも当たりません。

見分け方は「その値がいつのものか」を問うことです。同じ 500 円でも、商品の表の 500 円は今日の値段、明細の 500 円は去年の 3 月に合意した値段です。名前が同じで値も同じでも、指しているものが違えば別の列として持ちます。

主キーが組になっている表で、その一部だけで決まる列が残っていない状態が第 2 正規形です。

このレッスンに出てくる用語

意味があいまいなまま進んだ語は、ここから読み直せます。

  • 外部キーテーブル同士を結びつける鍵
  • 主キーレコードを一意に特定する列
  • 判断YES/NO 分岐を表す菱形
  • 設計何をどう作るかを決める前工程
  • レビューコードを読み合い品質を上げる工程
  • ビュークエリに名前をつけて再利用する仮想表
生田 陸人
監修生田 陸人
ゆめさくエンジニア / 現役ソフトウェアエンジニア監修者プロフィールを見る →
編集 ゆめさく編集部·公開 2026/05/27·更新 2026/08/26

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分からないところは Tap (AI先生) に質問できます

24 時間いつでも、あなたのレベルに合わせて日本語で答えます。