ホチキス先生の「プログラマーと呼ばれたい」

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Archive for the ‘システム開発’ Category

C# – 教科「情報」の授業で使うタイピングトレーニングのソフトを作っています。その 5。ユーザー ID を Active Directory から取得するようにした。

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教科「情報」の授業でタイピングソフトを自作して生徒実習をしている。このねらいは 2 つある。ひとつは、実際に使いやすいソフトウエアを使いたい、ということがある。特に生徒の実習データを Microsoft Flow に送信して集計しやすくする、ということがある。もう一つの目的は、ソフトウエア開発の実際を生徒に見せたい、ということだ。

いわゆる「ウォーターフロー型」の開発には限界があることが多く指摘されている。現代的なソフトウエア開発環境を最大限に活用するには、アジャイルと呼ばれる開発スタイルが望ましい。そこで教科「情報」の授業で自分が作ったソフトウエアを生徒に使わせながら、問題点や改善点を指摘させて次のバージョンに適用する、という手法でソフトウエア開発の実際を間接的に体験させるのだ。

そのためには、最初から完成されたソフトウエアを使わさない。最初はごく基本的な仕組みだけ作ったソフトウエアを使わせ、問題点や改善点を指摘することを演習とする。

様々な意見が生徒から出て興味深いのだが、これはまた別項でまとめることにする。今回のマイナーバージョンアップでは「学籍番号を入力するのが面倒だ」と「学籍番号を全角で入力してしまう間違いがおこる」ことを回避することを考えた。これは、システム管理をやっている者には常識的な実装になるが、ユーザー ID を Active Directory から取得することだ。これは一行のコードで実現できる。

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myUserName = Environment.UserName;

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そして取得したユーザー ID を gakuseID テキストボックスに表示する。

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gakuseID.Text = myUserName;

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ちゃんと取得することが確認できれば、学籍番号のテキストボックスの Enabled プロパティを false にし、書き換えられないようにする。

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gakuseID.Enabled = false;

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これで学生番号は間違いなく処理されるようになる。

C# – 教科「情報」の授業で使うタイピングトレーニングのソフトを作っています。その 4。いつでも終了、開始ができるボタンのインタフェースを制御した。

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教科「情報」の授業で使うタイピングトレーニングのソフトを作っている。ここでマイナーチェンジをしたのは、ボタンの有効状態を制御したところだ。たとえば、次の画面は文字入力をトレーニングして「終了」のボタンを押し、かかった時間とスコアを表示したところだ。

textInputProgram_001_mid_640

ところがこの状態で「開始」のボタンが有効になっている。そこでこのまま「開始」をクリックして「終了」をクリックすると、一字も入力することなく結果が出てしまう。

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そこで「開始」ボタンを押す前は「終了」と「リセット」を無効にし、「開始」ボタンを押せば「開始」ボタンは無効となり「終了」ボタンが有効になり、「終了」ボタンを押せば「終了」ボタンは無効となり「リセット」ボタンが有効となる、といったようにボタンの有効無効を制御することにした。

まずフォームの初期化で「終了」ボタンと「リセット」ボタンを無効にしておく。

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btnEnd.Enabled = false; //終了ボタンを無効にする
btnClear.Enabled = false; //クリアボタンを無効にする

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次に「開始」ボタンのクリックイベントで「開始」ボタンを無効にし「終了」ボタンを有効にする。

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btnStart.Enabled = false; //開始ボタンを無効にする
btnEnd.Enabled = true; //終了ボタンを有効にする

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そして「終了」ボタンのクリックイベントで「終了」ボタンを無効にし「クリア」ボタンを有効にする。

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btnStart.Enabled = false; //スタートボタンを無効にする
btnClear.Enabled = true; //リセットボタンを有効にする

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最後に「クリア」ボタンのクリックイベントで「クリア」ボタンを無効にし「開始」ボタンを有効にする。

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btnClear.Enabled = false; //クリアボタンを無効にする
btnStart.Enabled = true; //スタートボタンを有効にする

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これでボタンの有効無効管理ができた。

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textInputProgram_004_mid_640

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さて、このような制御をどこまですればよいのだろうか。それはプログラムを誰がどのように使うのかにかかっている。たとえばこのソフトウエアが、自分で文字入力のトレーニング結果を知りたいために使うのならば、このような制御を考える必要はないのかもしれない。自分の力を知るために「ずる」をする意味がないからだ。しかし、たとえば学校の授業で先生が生徒に課す場合は、少しでもよい結果を出すために「ずる」をしようと考える生徒がいるかもしれない。

そのことを考えると、たとえばテキストを別に入力しておき、ペーストするような「ずる」も考えられるかもしれない。使いやすさと同時に、想定外の利用をされないように考えることは、ソフトウエアの本来の機能とはまた別に、ソフトウエア開発のテーマである。

マインクラフトはオブジェクト指向プログラミングだ。小学6年生の息子が作るマシンを見て思う。

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わが子は「マインクラフトエバンジェリスト」と言っていいほどマインクラフトを熟視している。今日は新宿で「こどもの日プログラミング無料体験会 ~マインクラフトで身につく3つの力~(小学3年生~中学生対象)」というイベントをやるために新宿に来ているのだが、早めに着いた新宿でマクドナルドに入り、マインクラフトをしているわが子を横目で見ながら、いったい何を作っているのか質問をした。

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一心不乱に何やら大きな仕掛けを作っているのだが、かなり複雑な仕組みだということが想像できる。いったい何を作っているのか、と聞くと「自動アイテム仕け機」だという。これは、チェストというアイテムを収める箱を 22 列に 2 つずつ、計 44 個並べ、その上や横にホッパーというアイテムを移動させる仕組みを配置する。さらに信号を制御するコンパレータ―やリピーター、信号を発生するトーチを配置する。これらをうまく考えて組み立てると、一番端のホッパーにアイテムを投げ入れると、自動的にアイテムがホッパーの中を送られていき、それぞれ分別されてチェストに入れられるのだ。

個々のブロックには基本的な仕組み、動作が組み込まれている。それらを組み合わせて一連の働きをする仕掛けを作る。これは、まさに、イベントドリブン型のオブジェクト指向プログラミングの思考力を要する作業だ。

こうしたレッドストーンの信号を応用した仕組みを組み立てる作業は、間違いなく論理思考、とりわけ現代的プログラミングの思考力に重なり合っている。「マインクラフトとプログラミング教育」というものが俺のテーマの一つだったが、わが子の姿を見ていて気付かされたことは、大人があれこれ理屈をつけて「教育」に結びつけなくても、子供は自然に価値のあることを見つけ、遊び感覚で論理的思考を養っているということだ。

Written by Yoshio Matsumoto

2017年5月5日 at 8:40 AM

C# – 教科「情報」の授業で使うタイピングトレーニングのソフトを作っています。その 3。河端さんとのコラボレーション。Microsoft Flow と Microsoft Power BI で何ができるか。

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教科「情報」の授業で使うタイピングトレーニングのソフトを作っており、Microsoft SQL Server の大家であり Microsoft MVP でもあった河端さんと一緒に考えている。私は Visual Studio でクライアントの開発をし、河端さんにクラウドのアプリケーションを作ってもらっている。クライアントは Windows デスクトップアプリで、開発言語はもちろん C# だ。

河端さんには、クライアントアプリケーションから POST データを受け取るサービスを、Microsoft Flow で作ってもらった。Microsoft Flow で受け取ったメッセージを電子メールで通知する、といったシステムを、お互い離れた拠点でメッセージをやりとりしながら、およそ 30 分で作ることができた。これが現代的な開発スタイルだといえよう。

そして河端さんには、Power BI の分析ページを作ってもらった。こんなかんじだ。

文字入力トレーニングアプリ_003_PowerBI_1_mid_640

文字入力トレーニングアプリ_004_PowerBI_2_mid_640

文字入力トレーニングアプリ_005_PowerBI_3_mid_640

河端さんは、私がクライアントの Windows フォームアプリケーションを調整している間に、Microsoft Flow に送られたデータをこのように分析する Microsoft Power BI のフォームを作られていた。これらのビューを作るには、およそ 15分もあればよいそうだ。

このように、Microsoft Flow と Microsoft Power BI を使うとアイデアさえまとまればアプリケーションを作る手間は革命的に小さくなった。重厚長大のシステム開発の時代は終わったのだ。

Visual Studio Community 2017 のプロジェクトテンプレートで Visual Basic は「他の言語」扱いになっている。

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Visual Studio Community 2017 をインストールした。起動して新しいプロジェクトを開始するためにプロジェクトテンプレートを開いたら、基本が Visual C# であり、Visual Basic はツリーの「他の言語」の配下になっている。

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< Fig.1 : Visual Studio Community 2017 のプロジェクトテンプレート >

2000年頃から開発がすすめられ、2002年に Windows 98、NT 4.0、2000、XP向けに .NET Framework 1.0 が提供されてから、ゆくゆくは C# が開発の基本言語になると言われており Visual Basic による開発者は内心穏やかではなかった。しかし、それでも長らく Visual Basic は開発の主要言語として位置づけられてきたが、それが現在では「他の言語」に分類されている。

感無量だ、と思い改めて Visual Studio 2015 を起動すると、既にそうなっていた。それどころか Visual Studio Community 2013 でもそうだった。

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< Fig.2 : Visual Studio Professional 2015 のプロジェクトテンプレート >

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< Fig.3 : Visual Studio Community 2013 のプロジェクトテンプレート >

Microsoft Visual Studio 2015 と SQL Server データベースファイルで開発する「目からうろこ」の C# プログラミングによる成績処理システム(5) – 生徒基本情報のデータを整理してデータベースに保存する下準備をする

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1.既存のデータを集める

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生徒基本情報のようなデータは、成績処理にデータベースを使っていない学校でも、多くはエクセルのような表計算で管理されているだろう。まず校内にある生徒データを集めてエクセルでまとめる。エクセルはこのようなデータ型が決まっていないデータを集めて整理するには使いやすい。

この例でわかるように、表計算のデータはデータとしてそのまま使えない場合がある。よくあるのは、数字に見えるが実際は日本語の2バイトフォント、いわゆる全角文字になっていること、アルファベットも全角と半角が混在していること、よけいな空白が混じっていること、などだ。上の表計算データの例では、氏名が姓と名に分かれておらず、また空白が入っていること、氏名の後ろに何らかの意味を持った記号「・」があること、などだ。

2.氏名データを姓と名に分ける

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どうしても手作業が発生するのは、氏名データから姓と名を分ける作業だ。ここではエクセルの関数を使って氏名のデータから全角と半角の空白と、これも全角と半角の「・」を取り除き、前から2文字を仮に姓だとして、前から3文字以降を名だとして切り取っている。エクセルの表計算上の関数は次のようになる。

「姓名の空白をとる」関数の例 =SUBSTITUTE(SUBSTITUTE(SUBSTITUTE(SUBSTITUTE(E2," ","")," ",""),"・",""),"・","")
「姓を切り取る」関数の例 =LEFT(H2,2)
「名を切り取る」関数 =MID(H2,3,10)

また数字のようで日本語であるかもしれない「学年」や「出席番号」を数字にし、性別からよけいな空白を取り除く、クラスを半角にする、などの処理をする。

「学年を数字にする」関数の例 =VALUE(A2)
「出席番号を数字にする」関数の例 =VALUE(D2)
「性別から空白を取る」関数の例 =SUBSTITUTE(SUBSTITUTE(F2," ","")," ","")
「クラスを半角にする」関数の例 =ASC(C2)

3.テーブル構造の見直しとテーブルを生成する SQL 文の変更

こうして既存のデータを整理すると、生徒基本情報データとしてあったほうが良いフィールドに気づく。ここでは「学科名」と「本科か専修コースか」のデータが必要だと考えた。

本校では、クラス名を学科名からつけている。建築科はクラス名に「A」をつけており、1年生は「A1」、2年生は「A2」といったものだ。したがって生徒が所属するクラス名から学科がわかるが、学科名はフィールドとして持っておいたほうが様々な処理がしやすいと考えた。また本校は一般の高校生が学ぶ「本科」に加えて、いちど高等学校を卒業した社会人が学ぶ「専修コース」があるので、それもデータとして加えたい。

・gakka 学科名 ユニコード可変長文字列型(4)
・honsen クラス名 ユニコード可変長文字列型(2)

「gakka」フィールドには「建築」、「機械」、「電気」、「情報技術」のデータを記録することに、「honsen」フィールドには「本科」または「専修」を記録することにする。

テーブル構造を変えるには、最初に作ったテーブル作成の SQL 文を変更して行う。メモ帳などのテキストファイルにしておいた元の SQL 文を次のように変更する。

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SQL 文のうち、[gakka] で始まる行と [honsen] で始まる行を追加した。

4.テーブルの削除とテーブル生成の SQL 文の実行

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Visual Studio の SQL Server オブジェクトエクスプローラーで、作った dbo.Seito テーブルを削除する。削除はテーブル名をポイントして右クリックし「削除」をする。

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テーブルを削除すると、テーブルにデータがあった場合そのデータがすべてなくなってしまうので、たいへん危険な操作になる。そこで「データベース更新のプレビュー」で、ほんとうに削除して良いか聞かれる。よければ「データベースの更新」をクリックする。

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テーブルがなくなった。

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SQL Server オブジェクトエクスプローラーで「テーブル」フォルダを右クリックし、もういちど「新しいテーブルの追加」を行う。

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ここでデザインビューを操作するのではなく、デザインビューの下の「T-SQL」に先のメモ帳で作り直した SQL 文を貼り付ける。すると上のデザインビューにも SQL 文に相当するデザインが表示される。

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テーブルのデザインビューの左上にある上向き矢印「更新」でデータベースを更新する。

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「データベース更新のプレビュー」で「データベースの更新」ボタンをクリックして更新を実行する。

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下部の「データツール操作」で更新が正常に完了したことがわかる。

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SQL Server オブジェクトエクスプローラーで生成したテーブルを確認する。

次回は整理したデータをテーブルに保存する作業を行う。

Microsoft Visual Studio 2015 と SQL Server データベースファイルで開発する「目からうろこ」の C# プログラミングによる成績処理システム(4) – Microsoft Visual Studio 2015 によるテーブル作成

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1.テーブルの作成

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前回までに Visual Studio の新しいプロジェクトを開始し、SQL Server データベースファイルを作成した。今回は SQL Server データベースファイルにテーブルを作成する。

Visual Studio の「SQL Server オブジェクトエクスプローラー」で SQL Server データベースファイルを展開すると「テーブル」が表示されるが、データベースファイルを作成した直後にはユーザーテーブルがなく、「システムテーブル」というフォルダだけが表示されている。これは SQL Server データベースファイル自体が利用するテーブルで、通常は中身を見ることがない。ユーザーが利用するテーブルを作成するには、「テーブル」フォルダを右クリックし「新しいテーブルの追加」を行う。

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Visual Studio の「SQL Server オブジェクトエクスプローラー」で「テーブル」フォルダを右クリックし「新しいテーブルの追加」を行うと、このようにテーブルのデザインビューが表示される。画面の左上にはデフォルトで「名前」、「データ型」、「Nullを許容」、「規定」の要素がある。これらを設定しながらテーブルの構造を決めていく。

2.生徒基本情報を保存するテーブルを作成する

まず生徒の氏名など基本情報を保存するテーブルを作成する。成績処理に必要な項目は何かを考えながらフィールドを決めていく。ここでは次のようなフィールドを作成することにした。

・seitoID 生徒番号 文字列型(6) 主キー
・sei 姓 ユニコード可変長文字列型(50)
・mei 名 ユニコード可変長文字列型(50)
・nen 学年 整数型
・class クラス名 1バイト可変長文字列型(3)
・num 出席番号 整数型
・sex 性別 ユニコード文字型
・birthday 生年月日 日付型
・nyunen 入学年度 整数型
・state 在籍状態 整数型

3.フィールド定義の考え方

ひとりの生徒に対して一意の「生徒番号」を与え、生徒個人にひとつの要素をフィールドとして用意する。姓、名、などだ。性別、生年月日、入学年度なども生徒ごとに決まった不変の値をとる。

学年、クラス、出席番号は、年度ごとに値が変わるフィールドになる。これは別テーブルにして年度ごとのデータを集積しなければならないが、生徒データにも現在の状態を記録することが望ましい。学年やクラスでデータを選択することが多いからだ。同様に、場合によっては姓、名も在学中に変わるケースがある。これも別テーブルで管理しなければならないが、現在の姓、名は生徒基本上でわかるようにしておきたい。これは厳密には「正規化」の概念に反することになる。データベース関係の書籍にはテーブル構造を考えるときに「正規化」をしなさい、と書かれているが、硬直的に正規化すると実際のデータ運用上クエリが複雑になるなど問題がおこる。このあたりは、ある程度データベース運用の経験を積むとわかってくる。「正規化」の考え方を理解した上で、実際にどこまで正規化をするかは、どのような処理をしたいのかを念頭におきながら設計していく。

4.データの型の考え方

次にデータの「型」をどうするかを考える。数値なのか文字なのか、コード化するかしないかは難しい選択だ。データベースは表計算ソフトなどでの集計と違い、それぞれのフィールドはデータの「型」を決めなけらばならない。

合計や平均を計算する必要があるデータは数値とする。たとえば出席日数や欠席時間数、成績といった項目だ。だが数字に見えても文字列型として処理することが望ましい場合もある。ゼロで始まるような数字、たとえば電話番号は数値型としては最初のゼロを記録することができなくなるため文字列型にする。学籍番号もゼロで始まる番号が与えられる可能性があれば、文字列型にする。

コード化するかどうかも選択が難しい。たとえば性別をコード化し、男は「1」、女は「2」とすることは考えがちだが、性別は多くの帳票で表示されるため、性別をコード化すると多くのクエリでテーブルの追加または表示のためのコードが必要となってしまう。漢字ならデータは2バイト、コードなら1バイトとデータ量は異なるが、「男」、「女」とデータを作っておくことが運用上望ましい。正確に分類集計したいとき、コード化しなければデータの統一性が失われる危険がある場合はコード化する。この例では「在籍状態」をコード化することにした。在籍状態は、通常を「1」、休学を「2」、転出を「3」、退学を「4」、卒業を「5」のように決める。コード化することにより、成績処理などでは在籍状態=1、在籍生徒数をカウントするときは在籍状態>=2、卒業生を集計するときは在籍状態<=5のようにして選択できる。ここを日本語で管理すると、「転出」を「転学」と記録してしまうなどデータの統一性が失われてしまう。

5.テーブルの作成

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テーブルのデザインビューで、既定で最初に「Id」という名前、データ型が「int」のフィールドがあり、そこには鍵のアイコンがついている。これは「主キー」である印だ。これを、フィールド名を「seitoID」に、データ型を「char(6)」に変更する。そして続くフィールドも設定していく。

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フィールドの名前、データ型などを決めたら、最後に「Nullを許容」のチェックを全部外そう。

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「Null」を許容にしておくと、データを登録しなくてもよいフィールドとなり、処理のときに例外が発生する可能性がある。もし何らかの事情で、一時的に「Null」データのまま処理したいケースが出てくる場合はチェックしたままにするが、後のことを考えると「Null」は許容しない方がよいだろう。

6.テーブル生成の SQL 文

フィールドを決めていくと、デザインビューの下の「T-SQL」のところに、CREATE TABLE ではじまるテーブルを定義する SQL 文ができあがっていくのがわかる。データベースにテーブルを作成する操作はこの SQL 文によってされるが、このようなテーブルの構造や構成を定義するために用いられる SQL 文を DDL(Data Definition Language)といい、データを操作する SQL 文である DML(Data Manipulation Language)、データへのアクセス権限などを制御する SQL 文であるDCL(Data Control Language)と区別される。

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SQL 文では CREATE TABLE [dbo].[Table] となっていることがわかる。これは「Table」という名前のテーブルを生成する、という意味だ。テーブル名は「Seito」としたいので、SQL 文の最初の行を CREATE TABLE [dbo].[Seito] のように変更する。

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SQL 文の最初の行を CREATE TABLE [dbo].[Seito] に変更した。

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7.SQL 文の保存

作った SQL 文は実行する前に選択して右クリックで「コピー」すると保存することができる。後でテーブル構造を見直したいときなど、SQL 文をコピーしておくと作業のやりなおしがしやすい。

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コピーした SQL 文はメモ帳などに貼り付けて一括管理しておくといい。

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8.データベースの更新でテーブルを作成する

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テーブル構造が決定したら、テーブルのデザインビューの上部にある上向きの矢印「更新」でデータベースの更新をする。

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「データベース更新のプレビュー」ウィンドウが表示されるので「データベースの更新」ボタンをクリックして更新する。これでデータベースに SQL 文が実行され、テーブルが生成する。このとき「スクリプトの生成」ボタンをクリックすると、テーブル生成の DDL 文、CREATE TABLE 文をファイルに保存することもできる。

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データベースの更新が正常に実行できたら、テーブルのデザインビューの下にある「データツール操作」ウィンドウに更新の手順が示される。

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テーブルができたら「SQL Server オブジェクトエクスプローラー」で確認する。ビューを最新の状態に更新すると、「テーブル」フォルダの配下に「dbo.Seito」テーブルができており、テーブル名を展開するとフィールドが列挙される。

次回はこのテーブルに生徒基本情報を保存しよう。