NULLと3値論理｜テーブル・SELECT・条件抽出

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テーブル・SELECT・条件抽出（中級・読む25分＋演習35分）

この授業のゴール

• NULL（値がない・未記録・不明）と 0・空文字の違いを、具体例で説明できる
• IS NULL / IS NOT NULL を使って欠損の行を取り出し、= NULL が誤りである理由を説明できる
• 3値論理（真・偽・不明）の表を使って、WHERE の結果と NOT IN の落とし穴を予測できる
• COUNT・AVG・SUM がNULLをどう扱うかを理解し、COALESCE・NULLIF で目的に合った集計に直せる

仕事でどう使うか

現実のデータには、空欄が必ずあります。未入力、未計測、未到着、該当なし。SQLの NULL は、そうした「値がない」状態を表します。NULLを0や空文字と混ぜると、平均や件数がこっそりずれて、誰も気づかないまま意思決定に使われます。

この授業は、モジュール テーブル・SELECT・条件抽出 の「判定ポイント」の中心です。NULLの比較、ANDとORの優先度、順序未指定を、すべて自分の言葉で説明できることを目指します。

前提

次の言葉を使います。不安があれば先に戻ってください。

• WHERE と AND/OR → WHEREと条件
• ORDER BY でのNULLの位置 → ORDER BYとLIMIT
• 真偽値（真と偽）と論理演算 → 真偽とAND・OR・NOT
• 割合と平均 → 数値・カテゴリ・日時・欠損

この授業では、これまでと同じ注文表 orders を使います。amount（金額）は注文4が0円、注文6がNULL。coupon_code（クーポン）は、注文1・3・4・6がNULL、注文7が空文字、注文2・5が SPRING、注文8が VIP です。

身近な状況：「クーポン未使用の注文は何件？」と「平均金額は？」

注文表の coupon_code を見ます。

質問が2つあります。

1. 「クーポンを使わなかった注文は何件か」。NULL の4件だけでしょうか？ 注文7の空文字も「使っていない」と考えるのが自然では？
2. 「平均注文金額はいくらか」。注文4は0円、注文6は金額不明です。この2件を平均に入れるか、入れないかで答えが変わります。

どちらも、NULLをどう扱うかの決めが必要です。決めずにSQLを書くと、SQLの規則が自動で（しかも黙って）決めてしまいます。この授業ではその規則と、自分で決める方法を学びます。

-- db: none
CREATE TABLE orders (
  order_id INTEGER PRIMARY KEY,
  customer_id INTEGER NOT NULL,
  order_date TEXT NOT NULL,
  status TEXT NOT NULL CHECK(status IN ('paid','cancelled','refunded')),
  channel TEXT NOT NULL,
  amount INTEGER,
  coupon_code TEXT
);
INSERT INTO orders VALUES
  (1,101,'2025-03-31','paid','web',3000,NULL),
  (2,102,'2025-04-01','paid','app',1200,'SPRING'),
  (3,101,'2025-04-01','cancelled','web',2500,NULL),
  (4,103,'2025-04-10','paid','store',0,NULL),
  (5,104,'2025-04-15','refunded','app',1800,'SPRING'),
  (6,102,'2025-04-20','paid','web',NULL,NULL),
  (7,105,'2025-04-30','paid','web',1200,''),
  (8,103,'2025-05-01','paid','app',4000,'VIP');
SELECT COUNT(*)      AS all_rows,
       COUNT(amount) AS amount_not_null,
       AVG(amount)   AS avg_amount
FROM orders;

結果は 8、7、約1957.14 です。AVG は NULL の注文6を分母から除いています（合計13700 ÷ 7件）。

直感的な説明：NULLは「わからない」、0は「0だった」

次の3つは、見た目が似ていても別の意味です。

NULLを「わからない」と考えると、SQLの動きが直感的に読めます。

• 「わからない」＝「わからない」は、同じかどうかもわからない（NULL = NULL は不明）。
• 「わからない」に10を足しても、答えはわからない（NULL + 10 は NULL）。
• 「わからない」が10より大きいかは、わからない（NULL > 10 は不明）。

そして WHERE は「真と確定した行だけ」を残します。「不明」の行は、真ではないので消えます。これが、NULLをめぐる誤りの根っこです。

たとえ話の限界：NULL は「未知の値」のこともあれば、「そもそも該当しない」こともあります（解約していない人の解約日）。同じNULLでも意味が違うため、列ごとに意味を確認し、定義書に書く必要があります。

正確な定義：3値論理・IS NULL・集計関数・COALESCE

SQLの条件は、真（TRUE）・偽（FALSE）・不明（UNKNOWN）の3つの値を取ります。NULLを含む比較は不明になります。

$$\text{NULL} = \text{NULL} \Rightarrow \text{UNKNOWN},\qquad \text{NULL} > 10 \Rightarrow \text{UNKNOWN}$$

論理演算の結果（Tは真、Fは偽、Uは不明）：

覚えるポイントは、「偽 AND 不明 ＝ 偽」「真 OR 不明 ＝ 真」「NOT 不明 ＝ 不明」の3つです。

WHERE の規則：条件が真の行だけを残す。偽と不明の行は消える。

NULLの判定：列 IS NULL、列 IS NOT NULL。列 = NULL は常に不明になり、1行も残りません。

集計関数とNULL：

変換関数：

• COALESCE(a, b, ...)：左から見て最初のNULLでない値を返す。COALESCE(amount, 0) は、NULLを0に直す。
• NULLIF(a, b)：a と b が等しければ NULL、違えば a を返す。NULLIF(coupon_code, '') は、空文字をNULLに直す。

0にしてよいのは、「未記録＝0」と業務で決めた場合だけです。決めずに0にすると、不明な値を「0だった」と書き換えることになります。

段階付き例題：クーポン未使用の定義と、平均金額の3つの答え

問題A：クーポンを使わなかった注文の件数を求める。空文字の注文7も「使っていない」とみなす。

ステップ1：定義を決める。クーポン未使用 ＝ coupon_code が NULL または 空文字。

ステップ2：NULLの判定を書く。coupon_code IS NULL。空文字は coupon_code = ''。

ステップ3：OR でつなぐ。coupon_code IS NULL OR coupon_code = ''。AND がないので括弧は不要だが、ほかの条件と組み合わせるときは括弧が必須。

-- db: none
CREATE TABLE orders (
  order_id INTEGER PRIMARY KEY,
  customer_id INTEGER NOT NULL,
  order_date TEXT NOT NULL,
  status TEXT NOT NULL CHECK(status IN ('paid','cancelled','refunded')),
  channel TEXT NOT NULL,
  amount INTEGER,
  coupon_code TEXT
);
INSERT INTO orders VALUES
  (1,101,'2025-03-31','paid','web',3000,NULL),
  (2,102,'2025-04-01','paid','app',1200,'SPRING'),
  (3,101,'2025-04-01','cancelled','web',2500,NULL),
  (4,103,'2025-04-10','paid','store',0,NULL),
  (5,104,'2025-04-15','refunded','app',1800,'SPRING'),
  (6,102,'2025-04-20','paid','web',NULL,NULL),
  (7,105,'2025-04-30','paid','web',1200,''),
  (8,103,'2025-05-01','paid','app',4000,'VIP');
SELECT COUNT(*) AS no_coupon
FROM orders
WHERE coupon_code IS NULL OR coupon_code = '';
-- 参考：間違った書き方（= NULL）は0件になる
SELECT COUNT(*) AS wrong FROM orders WHERE coupon_code = NULL;

ステップ4：結果を読む。正しい件数は 5（注文1、3、4、6、7）。= NULL は 0。IS NULL だけでは注文7が漏れて4件になります。

問題B：平均注文金額を求める。ただし、金額の扱いで3通りの答えがある。

-- db: none
CREATE TABLE orders (
  order_id INTEGER PRIMARY KEY,
  customer_id INTEGER NOT NULL,
  order_date TEXT NOT NULL,
  status TEXT NOT NULL CHECK(status IN ('paid','cancelled','refunded')),
  channel TEXT NOT NULL,
  amount INTEGER,
  coupon_code TEXT
);
INSERT INTO orders VALUES
  (1,101,'2025-03-31','paid','web',3000,NULL),
  (2,102,'2025-04-01','paid','app',1200,'SPRING'),
  (3,101,'2025-04-01','cancelled','web',2500,NULL),
  (4,103,'2025-04-10','paid','store',0,NULL),
  (5,104,'2025-04-15','refunded','app',1800,'SPRING'),
  (6,102,'2025-04-20','paid','web',NULL,NULL),
  (7,105,'2025-04-30','paid','web',1200,''),
  (8,103,'2025-05-01','paid','app',4000,'VIP');
SELECT AVG(amount)               AS avg_ignore_null,   -- NULLを無視（7件）
       AVG(COALESCE(amount, 0))  AS avg_null_as_zero,  -- NULLを0（8件）
       (SELECT AVG(amount) FROM orders WHERE amount > 0) AS avg_positive_only  -- 0円とNULLを除く（6件）
FROM orders;

ステップ5：結果を読む。合計は 13700 円です。

同じデータから、約1700円、約1960円、約2280円の3つが出ます。どれが正しいかは、「平均注文金額」の定義で決まります。たとえば、無料サンプルも1件の注文として数える方針なら、0円を含み、金額不明の1件だけを除く（約1957円）のが自然です。定義を決めず、SQLの既定（NULLを無視）に任せると、報告の数字を誰も説明できなくなります。

操作して理解する：3値論理の表を実行で確かめる

まず、真理値表を実行で確かめます。SQLiteでは、真が 1、偽が 0、不明が NULL（結果欄は空欄か「NULL」）で表示されます。実行する前に、各列の結果を予想してください。

-- db: none
SELECT NULL = NULL      AS null_eq_null,   -- 不明
       NULL AND 0       AS u_and_f,        -- 偽
       NULL AND 1       AS u_and_t,        -- 不明
       NULL OR 1        AS u_or_t,         -- 真
       NULL OR 0        AS u_or_f,         -- 不明
       NOT NULL         AS not_u;          -- 不明

次に、WHERE の結果を予想します。

-- db: none
CREATE TABLE orders (
  order_id INTEGER PRIMARY KEY,
  customer_id INTEGER NOT NULL,
  order_date TEXT NOT NULL,
  status TEXT NOT NULL CHECK(status IN ('paid','cancelled','refunded')),
  channel TEXT NOT NULL,
  amount INTEGER,
  coupon_code TEXT
);
INSERT INTO orders VALUES
  (1,101,'2025-03-31','paid','web',3000,NULL),
  (2,102,'2025-04-01','paid','app',1200,'SPRING'),
  (3,101,'2025-04-01','cancelled','web',2500,NULL),
  (4,103,'2025-04-10','paid','store',0,NULL),
  (5,104,'2025-04-15','refunded','app',1800,'SPRING'),
  (6,102,'2025-04-20','paid','web',NULL,NULL),
  (7,105,'2025-04-30','paid','web',1200,''),
  (8,103,'2025-05-01','paid','app',4000,'VIP');
-- (1) 「1200以上」と「1200未満」を足すと全件になる？
SELECT COUNT(*) AS n_ge_or_lt FROM orders WHERE amount >= 1200 OR amount < 1200;
-- (2) NULLの行を明示すると全件になる
SELECT COUNT(*) AS n_all FROM orders WHERE amount IS NULL OR amount >= 1200 OR amount < 1200;
-- (3) クーポンが SPRING でない注文（NULLを含めたい場合）
SELECT order_id FROM orders WHERE coupon_code IS NULL OR coupon_code <> 'SPRING' ORDER BY order_id;
-- (4) 空文字をNULLに寄せてから「なし」と表示する
SELECT order_id, COALESCE(NULLIF(coupon_code, ''), 'なし') AS coupon FROM orders ORDER BY order_id;

答えと読み方：

• (1) 7。注文6（NULL）は両方の条件で不明になり、除かれます。
• (2) 8。NULLを明示的に拾うと全件になります。
• (3) 注文 1、3、4、6、7、8。<> 'SPRING' だけでは NULL が除かれますが、IS NULL OR で拾えます。
• (4) 注文7（空文字）も、NULLの注文も「なし」になります。注文2、5は SPRING、注文8は VIP。

試してみよう：(3) の OR を AND に変えると、結果は0行になります。NULLの行は IS NULL を満たすが <> 'SPRING' は不明、AND の結果は不明、と3値論理の表どおりになるためです。

発展：NOT IN とNULL、NULLを同じとみなす場面、方言差

NOT IN の罠：x NOT IN (a, b, NULL) は、x が a でも b でもなくても、真にならず不明になります。x <> a AND x <> b AND x <> NULL と同じで、最後が不明のため全体が真になれないからです。サブクエリの結果にNULLが1つでも混ざると、NOT IN は1行も返さなくなります。対策は (1) サブクエリに WHERE 列 IS NOT NULL を付ける、(2) NOT EXISTS を使う（「サブクエリ」（有料版））、です。

NULLを同じとみなす場面：比較（=）では不明ですが、次の場面ではNULLどうしを「同じ」として扱います。
- DISTINCT：NULLの行は1つにまとめられる。
- GROUP BY：NULLは1つのグループになる。
- ORDER BY：NULLは連続して並ぶ（位置は方言による）。
- UNIQUE 制約：SQLiteや多くのデータベースでは、NULLは何個でも入れられる（方言差あり。SQL Server は1個まで）。

NULLを安全に比べる演算：SQLiteでは a IS b、a IS NOT b が、NULLを含めて等しいかを判定します（coupon_code IS NOT 'SPRING' は NULL の行も含めて真）。標準SQLでは IS DISTINCT FROM、IS NOT DISTINCT FROM で、PostgreSQL などが対応しています。書き方が方言で違うため、チームで使う方言の手順を確認してください。

欠測の理由と分析：統計では、欠測が「完全にランダム」「他の変数に依存」「値そのものに依存」の場合で、扱い方（除外、補完）が異なります。SQLでは単に除外されますが、除外した行が全体と性質が違うと、結果が偏ります（選択バイアス）。重要な分析では、欠損の割合と偏りを先に確認してください。

よくある失敗

失敗1：`= NULL` で欠損を探す

-- db: none
CREATE TABLE orders (
  order_id INTEGER PRIMARY KEY,
  customer_id INTEGER NOT NULL,
  order_date TEXT NOT NULL,
  status TEXT NOT NULL CHECK(status IN ('paid','cancelled','refunded')),
  channel TEXT NOT NULL,
  amount INTEGER,
  coupon_code TEXT
);
INSERT INTO orders VALUES
  (1,101,'2025-03-31','paid','web',3000,NULL),
  (2,102,'2025-04-01','paid','app',1200,'SPRING'),
  (3,101,'2025-04-01','cancelled','web',2500,NULL),
  (4,103,'2025-04-10','paid','store',0,NULL),
  (5,104,'2025-04-15','refunded','app',1800,'SPRING'),
  (6,102,'2025-04-20','paid','web',NULL,NULL),
  (7,105,'2025-04-30','paid','web',1200,''),
  (8,103,'2025-05-01','paid','app',4000,'VIP');
-- 誤り：常に不明になり、0件
SELECT COUNT(*) AS wrong FROM orders WHERE amount = NULL;
-- 正しい
SELECT COUNT(*) AS right_n FROM orders WHERE amount IS NULL;

誤りは 0、正しくは 1（注文6）です。エラーが出ないため、「欠損はゼロ件」と誤って報告する危険があります。直し方：NULLの判定は常に IS NULL／IS NOT NULL。欠損の件数は COUNT(*) - COUNT(列) でも確認できる。

失敗2：NOT IN のリストにNULLが混ざって、全行が消える

-- db: none
CREATE TABLE orders (
  order_id INTEGER PRIMARY KEY,
  customer_id INTEGER NOT NULL,
  order_date TEXT NOT NULL,
  status TEXT NOT NULL CHECK(status IN ('paid','cancelled','refunded')),
  channel TEXT NOT NULL,
  amount INTEGER,
  coupon_code TEXT
);
INSERT INTO orders VALUES
  (1,101,'2025-03-31','paid','web',3000,NULL),
  (2,102,'2025-04-01','paid','app',1200,'SPRING'),
  (3,101,'2025-04-01','cancelled','web',2500,NULL),
  (4,103,'2025-04-10','paid','store',0,NULL),
  (5,104,'2025-04-15','refunded','app',1800,'SPRING'),
  (6,102,'2025-04-20','paid','web',NULL,NULL),
  (7,105,'2025-04-30','paid','web',1200,''),
  (8,103,'2025-05-01','paid','app',4000,'VIP');CREATE TABLE flagged (customer_id INTEGER);
INSERT INTO flagged VALUES (104),(NULL);
-- 誤り：flagged に NULL が入っているため 0行
SELECT order_id FROM orders
WHERE customer_id NOT IN (SELECT customer_id FROM flagged);
-- 正しい：サブクエリでNULLを除く
SELECT order_id FROM orders
WHERE customer_id NOT IN (SELECT customer_id FROM flagged WHERE customer_id IS NOT NULL)
ORDER BY order_id;

要注意顧客のリスト flagged に、顧客104と、入力ミスのNULLが1行入っています。誤りのほうは 0行、正しいほうは顧客104以外の7件（注文 1、2、3、4、6、7、8）です。直し方：NOT IN の対象列にNULLが入らないことを確認するか、WHERE 列 IS NOT NULL で除く。

失敗3：NULLを黙って0にして、平均を下げる

-- db: none
CREATE TABLE orders (
  order_id INTEGER PRIMARY KEY,
  customer_id INTEGER NOT NULL,
  order_date TEXT NOT NULL,
  status TEXT NOT NULL CHECK(status IN ('paid','cancelled','refunded')),
  channel TEXT NOT NULL,
  amount INTEGER,
  coupon_code TEXT
);
INSERT INTO orders VALUES
  (1,101,'2025-03-31','paid','web',3000,NULL),
  (2,102,'2025-04-01','paid','app',1200,'SPRING'),
  (3,101,'2025-04-01','cancelled','web',2500,NULL),
  (4,103,'2025-04-10','paid','store',0,NULL),
  (5,104,'2025-04-15','refunded','app',1800,'SPRING'),
  (6,102,'2025-04-20','paid','web',NULL,NULL),
  (7,105,'2025-04-30','paid','web',1200,''),
  (8,103,'2025-05-01','paid','app',4000,'VIP');
-- 誤り：未記録の金額を0円とみなして平均する
SELECT AVG(COALESCE(amount, 0)) AS avg_null_as_zero FROM orders;
-- 参考：NULLを分母から除く
SELECT AVG(amount) AS avg_ignore_null FROM orders;

前者は1712.5円、後者は約1957.1円です。注文6の金額は「0円」ではなく「記録されていない」だけなので、0として平均に入れると平均が約245円下がります。直し方：COALESCE(…, 0) は「未記録＝0」と業務で決めた列にだけ使う。決まっていないときはNULLを無視し、除いた件数を併記する（今回は8件中1件）。

まとめ

• NULLは「値がない・不明」。0（0という値）、空文字（文字のない文字列）とは別物。
• NULLとの比較は不明になり、WHERE は真の行だけを残す。判定は IS NULL／IS NOT NULL。
• 3値論理：偽AND不明＝偽、真OR不明＝真、NOT不明＝不明。
• COUNT(列)、SUM、AVG はNULLを無視する。0に直すのは COALESCE、空文字をNULLに寄せるのは NULLIF。
• NOT IN のリストにNULLが入ると全行が消える。サブクエリで IS NOT NULL を付ける。

用語

NULL（NULL）

値がないことを表す特別な印。未入力・不明・該当なしを表す。0や空文字とは別物。

3値論理（three-valued logic）

真・偽・不明の3つの値で条件を評価する論理。NULLを含む比較は不明になる。

IS NULL（IS NULL）

値がNULLかどうかを判定する条件。= NULL は使えない。

COALESCE（COALESCE）

左から見て最初のNULLでない値を返す関数。NULLを代わりの値に置き換えるときに使う。

NULLIF（NULLIF）

2つの値が等しければNULLを、違えば最初の値を返す関数。空文字をNULLに寄せるときに使う。

よくある質問

NULLと空文字は同じ扱いにしてよいですか？

業務の意味で決めます。画面の入力欄の空送信が空文字になる設計なら、空文字は「入力なし」でNULLと同じ扱いにするのが自然です。ただし、機械的に同一視せず、NULLIF(列, '') で明示的に寄せてから集計しましょう。

NULLを0に置き換えると、何が問題ですか？

「不明」を「0だった」と書き換えることになり、平均・割合・合計が実際とずれます。無料（0円）と未記録（不明）が区別できなくなるのも問題です。0にするのは、業務で決めた列だけにします。

NULLのある列に NOT NULL 制約を付ければ解決しますか？

制約は将来の入力を防ぎますが、すでに入っているNULLの意味は消えません。また「該当なし」を表すNULLが必要な列もあります。まず列ごとにNULLの意味を決め、必須か任意かを設計に反映します。

MIN／MAX はNULLをどう扱いますか？

NULLを無視して、NULLでない値の最小・最大を返します。すべてがNULLならNULLです。ただし並べ替え（ORDER BY）ではNULLが先頭か末尾に置かれるので、LIMIT 1 で最小値を求めるのとは結果が異なります。

NULLの割合はどう調べますか？

COUNT(*) - COUNT(列) が欠損の件数、1.0 * (COUNT(*) - COUNT(列)) / COUNT(*) が欠損の割合です。分析の最初に、重要な列の欠損割合を確認する習慣を付けましょう（整数どうしの割り算に注意、型・日付・式）。

仕事で、NULLの扱いを関係者に説明するには？

KPI定義書に『分母は金額が記録されている注文。未記録の注文は件数を併記して除外』のように、扱いと除外件数を書きます。数字だけを渡さず、「8件中1件が未記録」と添えると、誤解や後からの修正を防げます。

確認問題

次に学ぶこと

次は 型・日付・式 で、型・日付・式を扱います。整数どうしの割り算や、時刻付きの日付の境界など、この授業と同じく「静かに数字がずれる」落とし穴を学びます。

その後、モジュール テーブル・SELECT・条件抽出 の総合テストと自力課題で、NULLの比較・ANDとORの優先度・順序未指定をまとめて確認します。