SQL - クラスタードインデックス

こんにちは、未来のデータベース魔术師たち！今日は、SQLのクラスタードインデックスの世界に興味深い旅に出かけましょう。プログラミングが初めての方も心配しないでください。私はこの概念をステップバイステップでガイドします。これまでに何人もの生徒を指導してきた経験を活かしてです。では、コーヒー（またはお好みで茶）を一杯取り、一緒に潜りましょう！

SQL - Clustered Index

クラスタードインデックスとは？

本題に入る前に、シンプルな類似を考えてみましょう。あなたの本棚が满满当当の図書館のように思い浮かべてください。クラスタードインデックスは、これらの本をタイトル順に棚に並べるようなものです。特定の本を探すとき、そのタイトルに基づいてどこに 있는かを知ることができます。

SQLの言葉では、クラスタードインデックスはテーブル内のデータの物理的な順序を決定します。データの内蔵ソートシステムのようなものです。重要なのは、各テーブルはクラスタードインデックスを一つだけ持つことができることです。なぜなら、同じセットの本を同時に異なる方法で並べることは物理的にできません！

クラスタードインデックスの主要な特徴

物理順序：クラスタードインデックスは、キー値に基づいてデータ行をソートおよび保存します。
ユニーク性：インデックスキーは各行でユニークである必要があります。
自動作成：SQL Serverでは、プライマリキーの作成により自動的にクラスタードインデックスが作成されます。それ以外の場合は指定が必要です。
パフォーマンス：クラスタードインデックスは、データ取得操作の速度を大幅に向上させることができます。

クラスタードインデックスの作成

クラスタードインデックスが何であるかを理解したので、作成してみましょう！シンプルな例から始めます。

例1: 基本的なクラスタードインデックスの作成

Studentsという名前のテーブルがあり、StudentID、FirstName、LastNameというカラムがあると仮定します。StudentIDカラムにクラスタードインデックスを作成してみましょう。

CREATE CLUSTERED INDEX IX_Students_StudentID
ON Students (StudentID);

この例では：

IX_Students_StudentIDは、私たちがインデックスに与える名前です。
Studentsは、私たちのテーブルの名前です。
StudentIDは、インデックスを張るカラムです。

このコマンドを実行すると、SQL ServerはStudentsテーブル内のデータをStudentID値に基づいて物理的に並び替えます。

例2: 既存のプライマリキーに対するクラスタードインデックスの作成

しばしば、プライマリキーをクラスタードインデックスにしたい場合があります。以下のようにします：

ALTER TABLE Students
ADD CONSTRAINT PK_Students PRIMARY KEY CLUSTERED (StudentID);

このコマンドは次の2つのことを行います：

StudentIDカラムにプライマリキー制約を追加します。
このプライマリキーをクラスタードインデックスと指定します。

SQL クラスタードインデックスの実践

クラスタードインデックスの力を本当に理解するためには、クエリパフォーマンスにどのように影響するかを見てみましょう。前後のシナリオを使用します。

クラスタードインデックス之前

Ordersテーブルに百万行以上のデータがあり、頻繁にOrderDateで注文を検索する場合を考えます。クラスタードインデックスがない場合、クエリは以下のようになります：

SELECT * FROM Orders
WHERE OrderDate = '2023-05-15';

このクエリはテーブルスキャンを実行し、テーブルの各行をチェックします。図書館でランダムに並んだ本を探すようなものです！

クラスタードインデックス之后

さて、OrderDateにクラスタードインデックスを作成してみましょう：

CREATE CLUSTERED INDEX IX_Orders_OrderDate
ON Orders (OrderDate);

このインデックスを作成した後、同じクエリは大幅に速くなります。SQL Serverはデータの正確な位置に素早く移動できるようになります。アルファベット順に並んだ図書館で本を探すようなものです。

複数のカラムに対するクラスタードインデックスの作成

時々、複数のカラムに対してクラスタードインデックスを作成することがあります。これは、頻繁に検索やソートするカラムの組み合わせに特に便利です。

例: 複数カラムのクラスタードインデックス

Salesテーブルがあり、頻繁にSalesDateとProductIDの組み合わせでデータをクエリする場合を考えます。以下のようにクラスタードインデックスを作成します：

CREATE CLUSTERED INDEX IX_Sales_DateProduct
ON Sales (SalesDate, ProductID);

このインデックスは、データをまずSalesDateでソートし、その日ごとにProductIDでソートします。これは、本をまずgenreごとに並べ、その中でauthorごとに並べるようなものです。

複数カラムのクラスタードインデックスの使用时机

複数カラムのクラスタードインデックスは以下の条件で有益です：

頻繁に複数のカラムで検索やソートを行う場合。
カラムの組み合わせがよりユニークなキーを提供する場合。

しかし、注意が必要です！太多のカラムを追加すると、挿入および更新操作が遅くなる可能性があります。SQL Serverはすべてのインデックス化されたカラムの物理順序を維持する必要があります。

クラスタードインデックスのベストプラクティス

年間を通じての指導とデータベースの工作经验から、クラスタードインデックスの使用に関するベストプラクティスをまとめました：

ベストプラクティス	説明
適切なカラムを選択	WHERE句およびJOIN条件で頻繁に使用されるカラムを選択
データ分布を考慮	高い cardinality（ユニークな値が多いカラム）を選択
インデックスの幅を最小限に	インデックスキーをできるだけ狭く保つ
挿入パターンを考え	頻繁に挿入されるテーブルでは、单调に増加するキー（例：IDカラム）を使用
インデックス化されたカラムの更新を避ける	頻繁に更新されるカラムは避ける
非クラスタードインデックスとのバランス	他の頻繁にアクセスされるカラムには非クラスタードインデックスを使用

結論

そして、皆さん！SQLのクラスタードインデックスの世界を旅しました。基本的な概念から、単一および複数カラムでの作成まで、さまざまなことを学びました。クラスタードインデックスはパフォーマンスを大幅に向上させることができますが、慎重に使用する必要があります。過度な使用や誤用は予期せぬスローダウンを引き起こす可能性があります。

SQLの旅を続ける中で、さまざまなインデックス戦略を試してみてください。各データベースはユニークであり、適切なバランスを見つけることは楽しみ（そして挑戦）です。

最後に、クラスタードインデックスを思い出すためのジョークを：なぜSQLクエリがジムに行ったの？インデックスを鍛えるためです！

ハッピーコーディング、そしてあなたのクエリが常に雷速で実行されることを祈っています！

Credits: Image by storyset