1 Modèle Relationnel & UML 09 - 10 Witold Litwin

1 Modle Relationnel & UML 09 - 10 Witold Litwin

2 2 Le Rapport de Recherche qui a lanc les SGBDs Relationnels (publi uniquement en interne IBM Almaden Research Center (CA) BD Relationnelle

3 3 Le Rapport de Recherche qui a lanc les SGBDs Relationnels (Rsum)

4 4 BD Relationnelle Le Rapport de Recherche qui a lanc les SGBDs Relationnels (Table des Matires)

5 Base de donnes relationnelle Fichier =tableourelation Donne =ligneouattributatomique Oprations = transformations de tables en unetable Opration relationnelle

6 6 SQL: Select S#, SNAME, STATUS FROM S WHERE CITY = Paris Algbre relationnelle : (S WHERE CITY = 'Paris') [S#, SNAME, STATUS] S Exemple

7 Base de donnes relationnelle u Une collection d'objets : u Relations relles (tables de base) u Liens smantiques u Contraintes d'intgrit (surtout rfrentielle) u intra-relationnelles u monoattribut et multiattribut u inter-relationnelles u Intgrit rfrentielle surtout u Dclencheurs (ang. triggers) notamment pour maintenir l'intgrit u Autres (procdures stockes) u Schma conceptuel = Dfinition de la collection

8 Empl (E#, Nom, Prnom, N, Rue, CodePost, Ville, Dep#) ; E# Counter ; Nom Text ; N Date ; Dep# Int... :Syst-date - N < 65* Contrainte de validation Dep# Not Null ; * Contrainte d'existence Taches (T#, Description) ; Planning (E#, T#, Date-fin, Avancement) ; Dep (Dep#, Name) ; Trigger on Empl On Insert Check-Ref-Int (Dep, Empl.Dep#) ; u Autres Dclencheurs utiles ? u Ce schma est possible sous MsAccess, bien que exprim diffremment Schma de BD Entreprise cl

9 Schmas Externes u Schma (vue) externe = Collection de vues relationnels (tables virtuelles drives de relations relles) u Un usager ne voit pas de diffrence entre une vue relationnelle et une table relle u En principe ! Une vue relationnelle n'est pas une vue externe au sens ANSI-SPARC Celle-ci serait une base virtuelle

11 P P1 Create View P1 as select P#, PNAME, COLOR from P;

12 P P1 Create View P1 as select P#, PNAME, COLOR from P; P2 Create View P2 as select P#, PNAME, COLOR from P where CITY = 'London';

14 P P1 P2

15 Base relationnelle Tables relles

16 Base relationnelle Tables relles et vues

17 Relations u D i ; i = 1,2..n des ensembles dits domaines u Une relation R est un sous-ensemble de produit cartsien: R D i,1 x D i,2... x... D i,k k u Les D i,j sont les attributs de R ; les rles de domaines (Codd) u Les lments de R sont dit tuples u Il ny a pas de tuples gaux dans une relation

18 Relations u Dans une BD relationnelle, on na que des relations finies u En nombre dattributs et en nombre de tuples u Toute valeur dun d D i est atomique u Pas un ensemble u De telles relations sont dites normales u Aussi en 1 NF au moins

19 P1 P2 P3 P4 S1 S2 P1 P2 P3 P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 S1 S2 1 NF Relations 0 NF Attribut multi-valeur Attribut atomique

20 u Les noms R et D i,j constituent le schma de la relation u Ce schma et l'ensemble des lments possibles de R constituent une intention de R. u Les lments de R y prsent un moment donne constituent une extension de R. u Une mise jour modifie une extension et change l'tat de la base Schma d'une relation

21 Un tat de la base S-P S P SP Intention de S Une extension de S

22 u Deux relations R et R' sont gales si elles diffrent seulement par ordre : u d'attributs (colonnes) u de tuples (lignes) Egalit de relations

23 Une mme relation S

24 u Une mise jour est correcte si la nouvelle extension est dans l'intention de R u C'est le rle des contraintes d'intgrit de ne permettre que les mises jour correctes u Un changement de schma de R est une restructuration MAJ / Restructuration

25 Emp (E#, Nom, Prnom, Age, Rue, CodePost, Ville, Dep#) ; Age < 65* Contrainte de validation Dep# Not Null ; * Contrainte d'existence Update Emp Set Age = 35 Where E# = '123' ; Update Emp Set Age = 75 Where E# = '456' ; Alter Emp Add Tel Integer ; SQL : MAJ / Restructuration ?

26 Oprations relationnelles u Une relation est un fichier qui supporte les oprations relationnelles u Une opration relationnelle transforme des relations arguments dans une relation rsultat : u une relation temporaire n'appartenant pas au schma de la base. u une relation de la base (mise jour) u une vue

27 Oprations relationnelles u Pour une BD relationnelle, les oprations sont dfinies sur les relations normales u Celles basiques forment lalgbre relationnelle u Dfinie par E. Codd u En pratique, il y a aussi des oprations additionnelles u Arithmtiques, agrgations

28 Oprations relationnelles u Slection : u Projection u Restriction u Jointure naturelle ou u Division u Agrgation u Opration suppl. u Mise jour u Cration d une vue Voir le cours sur lalgbre relationnelle Op. ensemblistes: UNION, INTER, DIFF, TIMES

29 Base S-P S S [S#,SNAME] S [CITY] S WHERE CITY = Paris Villes de fournisseurs Ids et noms de fournisseurs

30 Jointure naturelle u La jointure A JOIN B de deux tables A (X, Y) et B (Z, Y) est la table C avec les attributs : C (X, Y, Z) et avec tous les tuples (X:x, Y:y, Z:z ) tels que (x, y) est dans A et (y, z) est dans B u pas dautres tuples u X, Y, Z peuvent tre composs Est-ce que la jointure naturelle est commutative et/ou associative ? A JOIN B =? B JOIN A A JOIN B JOIN C = ? A JOIN (B JOIN C)

31 CS SC CS JOIN SC S S [STATUS, CITY] S [S#, CITY]

32 S#SNameStatusCity s1smith20London s2Jones10Paris s3Blake30Paris s4Clark20london s5Adams30Athens s#P#qty s1p1300 s1p2200 s1p3400 s1p4200 s1p5100 s1p6100 s2p1300 s2p2400 s3p2200 s4p2200 s4p4300 s4p5400 S JOIN SP S#SNameStatusCityP#qty s1smith20Londonp2200 s1smith20Londonp3400 s1smith20Londonp4200 s1smith20Londonp5100 s1smith20Londonp6100 s1smith20Londonp1300 s2Jones10Parisp1300 s2Jones10Parisp2400 s3Blake30Parisp2200 s4Clark20londonp2200 s4Clark20londonp4300 s4Clark20londonp5400 S SP Fournisseur avec les fournitures

33 -jointure u Table C gale : C = ( A TIMES B ) WHERE X Y est la jointure de tables A(X,...) et B (Y,...). X et Y ne sont pas ici composites et La jointure est note : C = A JOIN B ON X Y.

34 - jointure / Equi-jointure C = A JOIN B ON X Y est une equi-jointure. u A ne pas confondre avec la jointure naturelle u O lattribut Y de jointure peut tre de plus composite Est-ce que la jointure est commutative et/ou associative ?

35 Division u Table C ( X ) note: A DIVIDEBY B est une division de tables A (X, Y) et B (Y) ssi C contient tous les tuples ( x ) tels que ( y ) B, ( x, y ) A S# P# S1 P1 S1 P2 S2 P1 S2 P3 P# P1 P2 S# S1 Tout fournisseur de pices P1 et P2. DIVIDEBY est associatif ou commutatif ?

36 Requtes algbriques la base S-P u (( S JOIN SP ) WHERE P# = 'P2' ) [ SNAME] u (( S JOIN SP ) WHERE P# = 'P2' ) WHERE STATUS > 100 ) [ SNAME] u (((P WHERE COLOR 'Red' ) [P#] JOIN SP ) [S#] JOIN S [SNAME] u (((P WHERE COLOR 'Red' ) [P#, PNAME] JOIN SP ) [S#, PNAME] JOIN S [SNAME] (( SP [S#, P#] DIVIDEBY P [P#] ) JOIN S ) [SNAME] SP [S#, P#] DIVIDEBY (( SP WHERE S# = 'S2') [P#])

37 Utilit de l'algbre u Puissance expressive: u 8 oprateurs de Codd permettent d'exprimer toute expression logique de prdicat de 1-er ordre u note: seulement 5 sont primitives (lesquels ?) u La puissance expressive de l'algbre dite compltude relationnelle constitue la mesure de la puissance minimale de tout LMD assertionnel digne de ce nom

38 Utilit de l'algbre Technique de choix pour l'implmentation Il n'y a que 8 oprateurs Ces oprateurs sont faciles implmenter Leur proprits permettent de transformer les expressions en +efficaces valuer, en gnral Amliorations algbriques Moins de valeurs lire ou crire Moins de mmoire ncessaire pour ces valeurs Voir mon cours sur lalgbre

39 Utilit de l'algbre u Exemple (( S JOIN SP ) WHERE P# = 'P2' ) [SNAME] = ( S JOIN ( SP WHERE P# = 'P2' )) [SNAME] u La 2-me expression semble plus efficace ? u Rgle Gnrale dAmlioration ? (A JOIN B WHERE A.a = C) (A WHERE a = C) JOIN B

40 Oprations relationnelles (SQL) Voit (Im#, Pref, Mod, Couleur) Amende (A#, I#, Nom, Addr, Pay) u Select * From Voit ; u Select Mod From Voit Where Couleur = 'rose' ; u Select Nom, Addr From Amende, Voit Where Pay Is Null and Mod = 'Ferrari' and I# = Im# ; u Update Amende Set Pay = '10-01-96' where A# = '123' ; u Create View En-instance As Select * From Amende, Voit Where Pay Is Null and Amende.I# = Voit.Im# ;

41 Compltude relationnelle de SQL expression algbrique, une expression quivalente de SQL et de QBE Schma de preuve: oprateur algbrique, une expression quivalente de SQL composition d'oprateurs algbriques, une composition quivalente de SQL

42 u Une relation relle est dfinie partir de ses attributs u Une relation virtuelle (vue) est drive (hrite) par une opration relationnelle partir de relations relles ou de vues Relations

43 u En gnral, une valeur dun domaine et donc dun attribut peut tre un ensemble u XML, Access 2007 u Pour les oprations relationnelles dans les SGBD actuels, ils ne sont nanmoins en principe que des valeurs atomiques u Toute dcomposition fait perdre la smantique de la valeur u De telles relations sont dites normales Relations

44 P1 P2 P3 P4 S1 S2 P1 P2 P3 P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 S1 S2 Norm. O NF1 NF Toute valeur de S# et toute de P#Une ligne S#P#S#P# Contrainte trs importante !

45 Normalization en 1-NF u Contrainte trs importante ! u Etud (E#, Tel, Hobby, Dipl, Enfants, Voit) u Etudiant Dupont: u 3 tel, 5 hobbies, 3 diplmes, 3 enfants, 2 voitures u Un tuple due relation en 0-NF suffit u Il faut 3*5*3*3*2 = 270 tuples pour une relation en 1-NF ! u Un tuple pour toute combinaison dun tl, un hobby, un dipl. u sous peine de perte dinfo u Inacceptable en gnral

46 Solutions pour la Conception u Empirisme et Exprience u UML u Thorie Mathmatique u Normalisation en i-NF ; i > 1 et BCNF u Surtout BCNF et 4-NF u Cours sur la normalisation relationnelle

47 Et la Manipulation ? u Le problme reste ouvert dans le relationnel de base u SELECT E#, Tel, Hobby, Dipl, Enfants, Voit FROM R1, R2Rn WHERE u Produit une relation virtuelle en 1-NF u Fera revenir les 270 tuples discuts u Une sortie: la Fonction LIST u SQL Anywhere & votre prof. u Voir le cours sur SQL avanc

48 u Dans toute relation R il existe une combinaison C d'attributs dite cl telle que u dans tout tuple t d'intention de R, la valeur C(t) identifie t, u il n'y a pas de sous-combinaison de C avec cette proprit u Dmontrez cette assertion ! u Exemples: N SS, N tudiant, Nom de pays, (Nom, Prnom, Tel), Oid,... Cls

49 u Le choix de C est dict par l'intention de R u Soit R = Pers (Nom, Prnom, SS#, Tel) u Dans une famille Pers (Nom, Prnom, SS#, Tel) /* Tout membre u A la SS Pers (Nom, Prnom, SS#, Tel) /* Assur seuelement u A l'tat civil Pers (Nom, Prnom, SS#, Tel) /* Toute personne u Les valeurs d'un attribut d'une extension peuvent un moment donn tre toutes diffrentes sans qu'il s'agisse d'une cl ! Cls

50 u C atomique consiste dun attribut u C composite en contient plusieurs u Tout attribut dune cl est dit attribut- cl u Tout autre attribut est un attribut non- cl u Cest une fonction de toute cl de la table u Cette proprit est la base dune dfinition du concept de la cl Cls

51 u Il ne faut pas confondre le concept de la cl avec celui dun attribut-cl u Ce dernier ne pas la cl ds que la cl est composite u Dans Pers (Nom, Prnom, SS#, Tel) u SS# est la cl et lattribut-cl u Dans Pers (Nom, Prnom, SS#, Tel) u Nom nest que lattribut-cl Cls

52 u Si C est cl de R, alors tout ensemble dattributs de R strictement incluant C est appel sur-cl ou super-cl Dans notre base S-P, S# est une cl de S, donc (S#, SNAME) est une sur-cl de S. Et les attributs (SNAME, STATUS) ne sont mme pas une sur-cl Relations

53 u R peut avoir plusieurs cls. Dans ce cas: u Une cl est arbitrairement choisie est dite primaire u Les autres deviennent cls candidates u R peut avoir plusieurs cls de cardinalits diffrentes. u La cl avec le plus petit nombre dattributs est dite alors minimale u A choisir de prfrence Relations

54 u Une cl C d'une relation R peut tre des attributs F d'une autre relation R' u F deviennent une cl trangre dans R u F n'est pas en gnral une cl de R' Relations

55 Voit (Chssis#, Moteur#, Plaque#, Mod, Poids, Coul ) Cl primaire Cl candidate Etud (E#, Nom, Prnom, Tel, Adresse ) Participants (C#, E#, Note) Cl trangre Cl candidate compose

56 u L'galit C = F constitue le lien smantique entre les relations correspondants u Entre C et F il peut exister la contrainte d'intgrit rfrentielle u Pas de F sans C u Pas de participant qui ne serait pas un tudiant connu u Dans un SGBD de 2-me gnration ces liens taient les rfrences implicites (pointeurs) u Dans UML aussi en principe Relations

57 u Les SGBD majeurs grent dsormais des contraintes IR ainsi que les liens smantiques u MSAccess : u IR 1:1 et 1:N entre deux tables u Sur un ou plusieurs attributs la fois u Quelques bugs pour 1:1 u Voir la suite du cours u Jointures implicites ou automatiques partir de liens smantiques u Voir la suite du cours Relations

58 Intgrit rfrentielle Mari M# 1 1 Mari M# Femmes F# 1 N Amie A# M N PP#, PS# Produit Compos Produit P# Femme F# 11 N N Ami A# Comment faire ?

59 u Les cls C et F peuvent aussi tre dans une mme relation: Emp ( E#, Enom, Tel, Chef# ) Personne ( SS#, Nom, Mre#, Pre#) u De tels liens gnrent les rcurrences exigeant le calcul de fermetures transitives u Les oprations relationnelles ne permettent pas de calculer les fermetures transitives u Les SGBD en gnral ne grent pas de tels liens smantiques Intgrit Rfrentielle

60 u Une valeur nulle est un abus de langage pour designer une absence de valeur dun attribut u On dit aussi un nul Valeurs nulles

61 u Valeur inconnue u Ville de fournisseur inconnue u Valeur inapplicable u Fournisseur connu pour tre sans statut u Cette distinction est rarement applique en pratique Types de nuls

62 Comment faire alors sil le faut ? Pour lattribut # TEL faut distinguer entre: # tel portable inconnu on relancera la personne pour connatre son numro Personne sans tlphone portable Lutilisation dun nul pour un attribut peut tre interdite Types de nuls

63 Pourquoi ? Une proprit qui peut sembler anodine En fait elle est dune importance capitale pour une base relationnelle conduit la dmarche dite de modlisation relationnelle notamment aux formes normales Le nul et la cl primaire Un attribut-cl de la cl primaire ne peut tre nul

64 On peut interdire en pratique la prsence dun nul pour un attribut Dans la dfinition de lextension de la relation La thorie initiale du modle relationnel ne prvoyait pas de nuls Leur introduction (par les praticiens) a cre de nombreux problmes beaucoup restent non-rsolus voir les cours sur SQL Les nuls en perspective

65 Modlisation relationnelle u Passage du monde rel vers une base relationnelle u Le schma conceptuel u Schmas de tables u Liens smantiques & contraintes IR u Oprations permises u Les schmas externes

66 Modlisation relationnelle u Souvent fort simple u Lattrait de bases relationnelles u Exemples typiques comments en cours u Fournisseurs et Pices (Supplier Part DB) u Conseillers en assurances et Produits dAssurances u Etudiants et Cours

67 Modlisation relationnelle BDR

68 Modlisation relationnelle u On procde le plus souvent en trois tapes 1. Modlisation conceptuelle u Pas spcifique au relationnel u Ni aux BDs mme 2. Conceptuel Relationnel u Transformation du modle conceptuel en CS et ESs dune BD 3. Normalisation u Amlioration du CS u Spcifique au relationnel plat

69 Une base relationnelle n'est correctement dfinie que si son le graphe de rfrences est un graphe connect u Une BD relationnelle en gnral comporte plusieurs relations u Un graphe de rfrences reprsente sa structure u Les nuds sont des relations u Les arcs orients sont les contraintes d'intgrit rfrentielle C -> F u 1:N ou 1:1 u Les autres sont les liens smantiques Rsultat Attendu: Graphe de rfrences

70 u Il faut minimiser le nombre de nuds du graphe de rfrences u Sous contraintes : u Dabsence danomalies u Dinsertion, suppression, MAJ u De minimisation de redondance globale de donnes u Par rapport 0NF surtout u Les deux contraintes sont en fait duales Modlisation relationnelle : Conception dune BD relationnelle

71 u Il faut minimiser le nombre de nuds du graphe de rfrences u Sous contraintes : u Prservation de dpendances fonctionnelles (FDs) u Pas ou peu de valeurs nulles u Cette contrainte peut contredire celle sur les anomalies & redondances u Il faut alors exercer son bon sens Modlisation relationnelle : Conception dune BD relationnelle

72 u Anomalie dinsertion u On ne peut pas insrer de valeurs quil faudrait u Soit la table S = (S#, Sname, Status, City, P#, Qty) u Fournisseur S1 ne fournit encore aucune pice u On ne peut pas insrer ses donnes: u Fournisseur S1 est Smith, a le statut 20 et est Londres Modlisation relationnelle : Conception dune BD relationnelle

73 u Anomalie dinsertion u Il faut insrer une mme donne plus de fois que ncessaire u En idal : une donne nest insre quune fois dans la base u Revoir notre exemple illustrant 1NF u La conception en une table prsente lanomalie Modlisation relationnelle : Conception dune BD relationnelle

74 u Dans S, si S1 fournit 5 pices, alors on insre Sname, City, Status 5 fois u Soit la conception en deux tables S = (S#, Sname, City, Statuts) SP (S#, P#, Qty) u On ninsre ces valeurs quune fois Modlisation relationnelle : Conception dune BD relationnelle

75 u La conception est libre de deux aspects discuts de lanomalie u On peut insrer les donnes sur S1 mme sil ne fournit rien actuellement u En supposant quen gnral un fournisseur fournit plusieurs pices, on diminue la redondance globale u Bien que lon laugmente ncessairement localement pour S# Modlisation relationnelle : Conception dune BD relationnelle

76 u Enfin, supposons que lon conoit au lieu de S trois tables S1 (S#, Sname), S2 (S#, City), S3 (S#, Status) u On insre S1 deux fois de trop, par rapport S u Trop de tables conduit lanomalie aussi Modlisation relationnelle : Conception dune BD relationnelle

77 u Anomalie de MAJ u On MAJ plusieurs valeurs au lieu dune seule u Pour une bonne conception u Dans S, si S1 fournit 5 pices et dmnage Paris, alors il faut mettre jour 5 valeurs u Dans S, il suffit dune seule Modlisation relationnelle : Conception dune BD relationnelle

78 u Anomalie de suppression u On supprime les valeurs quil ne faudrait pas u Dans S, si S1 fournit 5 pices u Si lon supprime 4 fournitures, les donnes de S1 restent dans la base u Si lon supprime la dernire fourniture, on les perd u Pas si lon a la conception en S et SP Modlisation relationnelle : Conception dune BD relationnelle

79 u Plusieurs relations u Chaque relation consistant u dune cl u de max dattributs identifis chacun comme fonctions de la cl u On respecte aisment la condition ncessaire u Pas celle suffisante Modlisation relationnelle : Rsultat gnrale

80 u On commence par modlisation dun ensemble dobjets rels par une relation dite souvent universelle, soit R1 u Les personnes u Les fournisseurs u Les produits u On dit que toute BD modlise une entreprise (ANSI SPARC) Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

81 u On cherche surtout des OIDs et, plus gnralement, des dterminants u Attributs (peut-tre composs) sur lesquels dautres attributs sont fonctionnellement dpendants u Autrement dit, ces attributs sont une fonction du dterminant ou dOID en particulier Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

82 u On trouve, ou on cre, un OID dun objet u P# identifiant une personne u On trouve un ou des attribut(s), dits aussi attribut compos, que OID dtermine u Pers (P#, Nom, Pnom, DNaiss,) u Statut dun fournisseur u Poids, couleur dune pice commande dans P Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

83 u On cre une nouvelle relation, soit R2, chaque fois que lon rencontre: u Un attribut (compos) une liste de valeurs u Les #Tel dune personne, ses mails, diplmes u On rpte dans R2 le OID ou le ou un dterminant de R1 Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

84 u Dans notre exemple, on aurait u PT (P#, Tl) u PE (P#, Email) u PD ((P#, Dipl) u Il y aurait un tuple par lment de liste u La dcomposition sans perte dinfo en 4NF par le Thorme Heath -Fagin Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

85 u On cre une nouvelle relation, soit R2, chaque fois que lon rencontre: u Un attribut (compos) D qui nest pas une cl candidate, mais DF un autre u Code postale (CP) -> Ville u En supposant une seule ville par CP u Indice -> Salaire de base u On rpte D dans R2 Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

86 u Dans notre exemple, on aurait R1 = Pers (P#, Nom, Pnom, DNaiss, CP,) R2 = CV (CP, Ville) u Le tout est la dcomposition sans perte dinfo u Par Thorme de Heath u Dite en BCNF, 3NF u Voir mon cours sur la normalisation Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

87 u On cre une nouvelle relation, soit R2, chaque fois que lon rencontre: u Un attribut (compos) qui aurait cre souvent une valeur (compose) nulle u Nom de jeune fille u Personnes Dauphine : u Etudiants avec leur Form. NoteG u Employes avec #Emp, Sal u Visiteurs Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

88 u On rpte dans R2 le dterminant de R1 u Pers (P#, Nom, Sex, Clib ) et PJf (P#, NJf) u Cest lextraction de sous-classes u Mthodologie hors la normalisation relationnelle (FNs) u Autres exemples plus loin Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

89 u On cre pour R2 sa cl selon le cas u Union des dterminants de R1 et de R2 u P#, Tel ; P#, Email ; u Comme dans notre exemple u Mais, il peut y avoir plusieurs choix u Quand on a plusieurs cls et dterminants Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

90 u Le dterminant de la DF u CP ; Indice u Comme dans notre exemple u Notre dmarche ralise en fait la dcomposition en projections indpendantes u Meilleure que celle dite en projections dpendantes u Perdant les DFs Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

91 u Le dterminant de R1 ou, peut-tre, de R2 u Pour les personnes qui sont les tudiants R2 = Et (P#, Form, NoteGlob) u Ou, peut-tre, on cre E# attribu aux tudiants seulement R2 = Et (P#, E#, Form, NoteGlob) u On continue le processus de dcomposition pour R1 et R2 etc. Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

92 u On cre rcursivement entre les relations obtenues u Les liens smantiques u Les contraintes dintgrit rfrentielle u Le tout selon lapplication u Entre les dterminants u Entre les cls et les cls trangres Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

93 u Jointure implicite pour le lien smantique u MsAccess dabord, suivi par quelques autres SGBDs u Une jointure ajoute automatiquement la requte en mode QBE u On ne spcifie que les attributs et agrgats u Requtes + simples u - procdurales, + assertionnelles Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

94 u Jointures implicite ont t proposes dans les 80 u Par votre prof. et son Thsard A. Abdellatif (INRIA) u Dveloppes avec Prof. G. Wiederhold & son Thsard B. Lee (Stanford) u Papiers sur la page Web de votre prof (CERIA) Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

95 u Type de jointure implicite pour le lien smantique (MsAccess) u Interne (dfaut) u Produit seulement les tuples de deux tables ou les valeurs jointes sont gale u Signification des attributs en consquence u Attr. Nom dans Pers est le nom dtudiant pour le lien Pers Et u Cest le nom demploy pour P Emp Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

96 u Type de jointure implicite pour le lien smantique (MsAccess) u Externe u Prserve toutes les tuples dune de deux tables, au choix u Signification des attributs en consquence u Si lon prserve P, alors Nom est le nom dune personne pour tout lien u P Et, P Emp, P Vst, Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

97 u Exprience dapplication u Les exercices u Voir ceux du cours u La pratique u Voir la vie autour u Dauphine, Votre entreprise, Facebook, Ecole de Conduite, vos CDs Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

98 Spcifications fonctionnelles: u Une entreprise a des fournisseurs S u Un fournisseur f a un ID, un nom, un statut, et est dans une ville u Un f fournit des fournitures SP de pices P u Chaque fourniture fp comporte une certaine quantit d'une pice p u Chaque p a un ID, un nom, un poids, une couleur u Une pice p peut tre l'objet de plusieurs fournitures fp Exemple canon

99 Schma Conceptuel S S# Sname Status City P P# Pname Color Weight City SP P# S# Qty 1 * * 1

100 Jointure Implicite (S SP) Choix de jointure interne

101 Rsultat pour une requte QBE SQL

102 Exemple canon S P SP

103 u Cas spciaux Pers (P#, Nom, Pnom, DNaiss, CP,) CV (CP, Ville) u Que faire si lon sait que P1 est Paris, mais lon ne connat pas CP ? u Pas de problme par contre avec la conception dnormalise Pers (P#, Nom, Pnom, DNaiss, CP, Ville) Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

104 u Cas spciaux Pers (P#, Nom, Pnom, Sex, Clib,) PJf (P#, NJf) u Si les Jeunes Filles sont rares, la conception dnormalise peut prsenter danomalies et redondance (sur P#) en moyenne Pers (P#, Nom, Pnom, Sex, Clib, NJf) u Etant donc globalement + avantageuse Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

105 u Conclusion u Il y a ceux et dautres cas spciaux u Il faut commencer par la dmarche gnrale u Aprs il faut exercer son bon sens u Selon les contraintes spcifiques de la base u Dnormaliser si utile Modlisation relationnelle : Dmarche gnrale

106 Modle Conceptuel An mille sept cent quatre-vingt-dix-neuf ? MDCCXCIX ? 1799 Votre modle / standard prfr ? MDCCLXXXXVXXXX Modlisation Relationnelle Approfondie

107 Modlisation Conceptuelle u Univers u Objets u Entits u Proprits u Associations entre les objets u Fonctions u Ensembles spcifiques dobjets u Types u Classes...

108 Modlisation Conceptuelle u Universal Modeling Language u Standard Intl. de OMG u Une variante de EER u Extended Entity Relationship Model u ER avait t propos par Peter Chen u Prof. U. de Baton Rouge (LU) u Il y a une trentaine dannes u Trs populaire dans le temps u Un peu tort peut-tre

109 Passage UML - Relationnel u Entits et Associations doivent devenir u Tables du CS ou des ES u Liens smantiques u Contraintes dIR u Oprations sur les tables

110 UML u Des diagrammes standard proposes par OMG u Donnes, Oprations, Messages u Notamment pour les BDs u Une adaptation dans de dernier but du modle ER u Une autre prsentation de certains diagrammes u Les concepts OO u Composition, Agrgation

111 UML u Objet = Entit (Entity) ou Occurrence dentit u Entit faible u Identifiable seulement dans une autre entit (forte) u Type dobjets = Type ou classe u Proprit = Association (Relationship)

112 UML : Type dEntit Nom Attributs cl et non-cl Oprations

113 UML : Type dEntit Pour le relationnel Attributs atomiques ou drivs seulement Tout attribut atomique est fonctionnellement dpendants sur la cl On note une dpendance fonctionnelle (FD) de B sur A comme A -> B Pas dattributs multivalus ou composs Attributs drivs sont pour les schmas externes et les sous-tables (Access) Les spcifs des oprations sont rares

114 UML : Type dEntit Personne P# Nom Prnom Nom de famille Hobbies 0..10 Amis 0..10 Restaurants 0..10 Valide pour XML Pas pour le relationnel Il faut mettre tout composite ou multivalu en type dentit spar (en principe)

115 UML : Type dEntit Personne P# Nom Prnom Nom de famille Hobbies Hobby Amies Ami Restaurants Restaurant 1..* 1 0..10 1..* 0..10 1..*

116 UML Assur Client# Produit dass.# Prix Prix/Prix total per client Valide pour le relationnel Mais ralisable seulement comme une table et une vue Attribut driv Prix total = Prix de tous les produits du client

117 UML Associations Modle dune auto-cole bas sur lex. de M. Manouvrier Lcole peut envoyer entre 0 et 8 tudiants un exam Diagramme de note en UML Appartient Rle de lassocion (directionnelle) Nom de lassociation Abrviation de 0..* Exactement 6 sries / CD

118 UML : Association n-aire u Les patients P sont soigns par des mdecins M, dans des services S u Un mdecin peut tre partag entre plusieurs patients et services 1 P S 1 1..4 100 1..5 1 Soin M Que disent les chiffres ?

119 UML : Association 1-aire Personne P# Nom Prnom Pre Mre Anctre

120 UML u Concept de composition u Les entits composantes nont pas dexistence propre u Ex. Les salles dun btiment u La suppression de la composition supprime aussi les composantes u Contrainte dintgrit rfrentielle u Symbolise par losange noir u Les entits composes peuvent tre agrges par ailleurs u Losange transparent Batiment Salle Conf 1 0..* 1..4 1..7 Les cardinalits x..y sont des exemples

121 UML : Classe / Sous-classe u Concept de sous-classes u Spcialisation/gnralisation u Symbolises par la flche u Mandatory/Optional u Tout membre de la classe est obligatoirement dans une sous-classe u And/Or u Il peut tre dans plusieurs sous-classes ou pas Assurance Ass-maisonAss-voitureAss-maladie A# Montant Val-maison Bonus Complment Optional / OR 1 11 0..1

122 UML / Relationnel Client C# Prnom Nom de famille Ville CP Acceptable pour le relationnel Mais une mauvaise conception Si statut, comme son nom lindique ne dpend que de C# Si CP implique la ville Assurance A# C# Statut du client Prime 1 *

123 UML / Relationnel Acceptable pour le relationnel Mais une trs mauvaise conception Personne P# Hobby Ami Restaurant Prnom Nom de famille

124 Passage UML - Relationnel u Entits et associations doivent devenir u Tables u Liens smantiques et contraintes IR u Oprations sur les tables u Dans le modle UML la reprsentation des associations nest pas spcifie u Pourrait tre les listes de pointeurs (rfrences) u Manipules alors diffremment dans un langage de programmation que les valeurs directes de donnes u Principe rejet par le modle relationnel

125 Passage UML - Relationnel u Les associations sont les tables comme les autres ou existent entre les valeurs des attributs comme les autres (Codd) u Entre les cls primaire et trangre en gnral u Associations triviales : une mme valeur dattribut cl trangre dune table que celle dune cl dune autre table indique un mme objet rel u Do lintroduction et limportance capitale du concept de la cl dans le modle relationnel

126 Passage UML - Relationnel u Egalement important est le principe que la table est un ensemble donc tout tuple a ncessairement une cl u Constitue peut-tre par tous les attributs, mais quand mme u Pas une bonne ide u Rsultat global: une mme expression de manipulations de toutes les donnes dans la base (Codd) u Un norme avantage pour le but de non- proceduralit

127 Rification (Etape 1) u Outil Fondamental de passage UML Relationnel : u On rifie : u Toute classe dassociations en une classe dentits u Toute classe dentits deviendra plus tard une table relationnelle

128 Rification (Etape 1) u Une classe dassociations est peut-tre rifie en celle dentits avec ses classes dentits aux extrmits u Si lassociation est une bijection notamment u Autrement, on transforme une association en celle triviale entre les attributs des entits u Tout attribut structur ou multivalu est rifi en une entit (spare et associe par des cls trangres)

129 Rification (Etape 2) u Toute entit rifie devient une table relationnelle u Les associations triviales deviennent u Les liens smantiques u Les contraintes dintgrit rferentielle

130 Rification u Le concept de rification est rarement explicit u La rification est en gnral manuelle u A lheure actuelle u Cest la principale limitation de lemploi dune BD relationnelle par un usager Tout-le-Monde

131 Rification : Principe Gnral A A# A1 . B B# B1 . C C1 . A A# A1 . B B# B1 . C A# B# C1 . Association triviale: les deux B# identifient la mme entit. Cest une rification adapte au relationnel pour viter les anomalies Dautres rifications sont possible (ex. A et B et C en une entit commune) Relation universelle

132 Rification : Principe Gnral A A# A1 . B B# B1 . C A# B# C1 . A A# A1 . B B# B1 . C A# B# C1 . A lorigine, il ny avait pas de liens smantiques explicites dans une BD Rel. Les associations triviales devenaient des liens implicites : lgalit du nom de la cl primaire et celle trangre

133 Rification : Principe Gnral A A# A1 . B B# B1 . C RoleA# RoleB# C1 . Aprs, oui, notamment pour lintgrit rfrentielle en utilisant le nom de rle (nom de lassociation, uni ou bidirectionnelle : ex. Prop._de_la_voiture_) A A# A1 . B B# B1 . C A# B# C1 .

134 Rification & Pointeurs dans les Langages de Programmation u Une association triviale reprsente dune manire explicite un pointeur dune table vers une autre u La valeur dun pointeur est explicite u Contrairement en principe aux langages de programmation u Dans le modle relationnel elle est celle dune attribut comme dautres u Presque, car il y a en gnral les contraintes rfrentielles grer u Un pointeur peut tre alors manipule comme toute autre donne u Une des ides fondamentales de E.Codd u En fait le concept de la cl est une consquence de cette ide u Une reprsentation la fois compacte et explicite dun pointeur

135 Rification : Association n-aire 1 P S 1 1..4 100 1..5 1 Soin M 1 P S 1 1..4 100 1..5 1 M S# P# M# Soin

136 Rification : Attribut compos Personne P# Prnom Nom de famille Hobbies Amis Restaurants Nom Tel Personne P# Prnom Nom de famille Hobbies P# Hobby Amis P# Ami Restaurant P# Nom Tel Les cardinalits des associations ? Le processus est transitif pour une valeur compose dans un attribut

137 Rification : Attribut compos Personne P# Prnom Nom de famille Hobbies Amis Restaurants Nom Tel Personne P# Prnom Nom de famille P_H P# H# Amis P# Ami Restaurant P# Nom Tel Approche utile pour un entrept de donnes Peut faire gagner de la place en mmoire de stockage (encombrement de H# est souvent bien plus petit que celui du texte de Hobby) Hobbies H# Hobby

138 Rification : Entit Faible C# Client Cl# Conseiller Cl# Nom 1 0..1 Cl# nest pas la cl C# Client Conseiller Cl# C# Nom 1 *

139 Rification : Entit Faible C# Client Cl# Conseiller Cl# Nom 1 0..1 Cl# nest pas la cl La cl de Client si Conseiller est une entit faible aussi ? C# Client Conseiller ? . Nom 1 *

140 Rification : Cas Spcifiques Bijection Mari M# A1 . Femme F# B1 . Maris Date . 1 1 Mariage M# ou F# F# ou M# Date A1 . B1 .. On rifie en une entit ( laquelle ?). Changement du modle conceptuel. On gagne en en gnral en efficacit en liminant une jointure Il nest plus possible dintroduire une Femme dont on ne connat pas la Mari ou vice versa (pourquoi ?) Unique (un seul mariage, pas de personnes remaris ensemble)

141 Rification : Cas Spcifiques Bijection Client C# A1 . Voiture V# B1 . Accident Date . 1 1 On mmorise tous les accidents dun client avec sa voiture Peut-on en gnral rifier comme auparavant ? Sinon pourquoi pas ?

142 Rification : Cas Spcifiques Injection Mari M# A1 . Femme F# B1 . Maris Date . 0..1 1 Femme Marie ou pas F# M# Date A1 . B1 .. Changement du modle conceptuel On gagne en souvent en efficacit en liminant une jointure / lapproche de base Unique (un seul mariage de personnes remaris ensemble)

143 Rification :Cas Spcifiques Mari M# A1 . Femme F# B1 . Maris Date . 0..1 Mari M# A1 . Femme F# B1 . Maris M# F# C1 .

144 Rification : Hirarchie Mari M# A1 . Femme F# B1 . Maris Date . 1 0..4 Mari M# A1 . Femme-m F# M# Date B1 . On na que les femmes maries (changement du modle conceptuel) On limine une jointure et une redondance/ lapproche gnrale

145 Rification : Les Veuves ? Mari M# A1 . Femme F# B1 . Maris Date . 0..1 0..4 Votre Proposition ici

146 Rification : Classe / Sous-classe Assurance Ass-maison Ass-voitureAss-maladie A# Montant A# Val-maison A# Bonus A# Complment Assurance Ass-maisonAss-voitureAss-maladie A# Montant Val-maison Bonus Complment Optional / OR Les tables sont comme les entits rifies. Comment faire pour lIR ? 0..1 1 1 1

147 Rification : Classe / Sous-classe Client HommeFemme C# Nom Mandatory/ OR Nom_JF Client C# Nom Nom_JF Sinon votre proposition ici OK ?

148 Rification : Classe / Sous-classe Schma MsAccess

149 Rification : Classe / Sous-classe Schma MsAccess u Le schma permet daisment formuler les requtes: u Toute donne de personne P1 dans Pers et, sil y a lieu, ses donnes En tant quun employ En tant quun tudiant u MsAccess gnre alors les jointures implicites externes u Cours SQL

150 Rification : Autres Cas u Le jeu de cls en gnral facile voir de diagrammes UML u Agrgation u Composition u Associations 1-res u Sauf celle dite Anctre u Calcul de la fermeture transitive u Peu performant dans les BDs Relationnelles

151 Rification : Cardinalits u 1 * ou 1 1 prsent avant ou aprs la rification, se rifie en contrainte dintgrit rfrentielle cl primaire cl trangre u 0 * ou 0 1 se rifie en un lien smantique u Autre cardinalits, p.ex. 1 6 ncessitent en gnral des dclencheurs u Pas une sincure pour Mme/M Tout le Monde

152 Rification : Autres Cas u Lexemple dune Personne avec les Amies, Hobbies? u Attributs drives ? u Il faut les mettre dans les vues Select Sum (Prix) as PrixTotal from Client Group By Client#

153 Aprs la Rification u Le rsultat peut tre OK u Exercice : Modle relationnel de lauto- cole u Mais il peut tre pas bon du tout pour une BD relationnelle u A cause danomalies et de redondances u Do la phase de normalisation u Peut-tre applique partir de la relation universelle directement u Par lanalyse des DFs et des DMs

154 Spcifications fonctionnelles: u Une entreprise a des fournisseurs S u Un fournisseur f a un ID, un nom, un statut, et est dans une ville u Un f fournit des fournitures SP de pices P u Chaque fourniture fp comporte une certaine quantit d'une pice p u Chaque p a un ID, un nom, un poids, une couleur u Une pice p peut tre l'objet de plusieurs fournitures fp Exemple canon

155 Exemple canon S S# Sname Status City P P# Pname Color Weight City SP Qty * *

156 Exemple canon S S# Sname Status City P P# Pname Color Weight City SP P# S# Qty 1 * * 1 Association triviale

157 Exemple canon S P SP

158 Pourquoi S-P est comme a ? u Avantages : u Pas de duplicata de valeurs d'attributs entre les tables S, SP, et P u sauf le strict minimum (les cls) u Pas danomalies. u On verra cette notion dans le cours suivant. u Efficacit de stockage. u Pas dattribut-cl unique pour SP u Compare la conception en une seule relation u Problmes : u Comment trouver le Nom du fournisseur de pices rouges ? u etc..

159 Solution u Opration relationnelle de jointure entre les relations u en SQL : SELECT SNAME FROM S, SP, P WHERE S.S# = SP.S# AND SP.P# = P.P# AND COLOR = 'RED' ;

160 Exemple Projet BD Assurance 07

161 UML -> XML 123 Jean Dupont Ski, Tennis, Voile Jean, Paul Sinbade, Caf Court, Gargote Personne P# Nom Prnom Nom de famille Hobbies 0..10 Amis 0..10 Restaurants 0..10 Plusieurs SGBD relationnels offrent les interfaces XML Type dentit UML Une entit XML (dite document)

162 Exercices u Proposer les schmas relationnels pour les exemples en cours u Modliser en UML et en relationnel un livre typique u Modliser en UML et en relationnel laffectation de salles de cours Dauphine. Justifiez le choix si plusieurs solutions sont possibles. Indiquez les cls primaires et candidates. u Modle 1: Une rservation se dfinit par le n de la salle, le nom du cours, la date, lheure dbut et lheure fin. (i) Un cours nest quune fois par jour dans la mme salle. (ii) Alternativement, une rptition est possible. u Modle 2 : On ajoute le type de la salle, si cest: lamphi, une salle quipe vido ou une salle TP u Modle 3 : On ajoute le nom du prof enseignant le cours (i) Un enseignant par cours. (ii) Plusieurs.

163 Exercices u Modliser une bibliothque possdant un ou plusieurs exemplaires dun livre sur des rayons, en prt ou en retour dun prt mais pas encore sur les rayons. u Proposez une modlisation usuelle en UML dune personne ayant un ID, un nom, une mre et un pre. Proposez ensuite un schma relationnel. u Ce schma satisfait-t-il: u Un DBA soucieux de lespace de stockage de la base. Sinon, que lui conseillez-vous ? u Un DBA voulant minimisant le temps de requtes donnant pour certains chefs identifis par leurs IDs, les IDs de tous leurs employs u Modliser un certificat de naissance dun bb en sachant que les parents peuvent ou pas tre maris u Modliser les assurances proposes par une compagnie pour une personne : voiture, maison, resp. civile u Voir les livres en BDs pour 1 millier dautres exercices du type : u Spcifs fonctionnelles -> UML -> rif. -> Schma Rel.

164 Exercices u On cre le modle pour la base des enfants. Pour chaque enfant on a le pre et la mre. Proposez le modle UML. Lenfant doit tre modlis comme une entit ou une association ? u On constitue une base de produits. Chaque produit a un ID et nom, une photo et appartient plusieurs catgories de produits identifies par leur noms. Plusieurs produits peuvent appartenir une mme catgorie. La photo comporte plusieurs produits agencs dune manire typique pour leur application. Plusieurs produits partagent une mme photo. u Proposez la modlisation typique UML, puis la rification, enfin le schma relationnel. u Le DBA sait en plus quil a en moyenne 100 produits par catgorie et autant par photo. Il y a 100 catgories et photos en tout. Le nom dune catgorie est un champ fixe de 50 octets. Une photo ncessite 1 MOctets. u Le DBA sait quil y a 10 000 produits. Il souhaiterait minimiser lencombrement de la base. Est-ce que la modlisation typique minimise le satisfait ? u Sinon, proposez en UML et en relationnel une autre qui serait plus optimale. Evaluez le gain. u Un autre DBA a comme proccupation principale de minimiser le temps dune requte demandant des noms de produits avec leurs catgories et les photos. Il veut minimiser le nombre de jointures. Quelle modlisation lui conseillez vous?

165 Exercices suppl. Clic hors diaporama

166 FIN Merci de votre attention W. Litwin

Documents

1 Modèle Relationnel & UML 09 - 10 Witold Litwin