Systmes de Gestion des bases de donnes (SGBD) Sbastien Larribe

Objectifs des SGBD

Structurer les donnes :

- permet dobtenir lintgration

- lindpendance logique des donnes (indpendantes des traitements affrents)

Apprendre modliser le monde rel sous la forme dun MCD (Modle Conceptuel de

Donnes) :

- Apprendre lire des MCD

- Apprendre faire des MCD

- Situer le MCD dans la dmarche globale de conception de BD (Base de Donnes)

Piloter, Organiser et conduire une dmarche de projet en tant que MCD

La modlisation comme processus de conception

- Au dpart il y a un problme ou un besoin dans le monde rel

- La voie de rsolution du problme passe par une bonne reprsentation du

problme (Boileau)

- Il faut donc souvent savoir reprsenter un problme, et savoir changer de systme

de reprsentation en fonction de la nature du problme.

- Modliser revient donc laborer une vue partielle plus ou moins abstraite, dune

ralit existante en vue daugmenter la comprhension quon a de la ralit

associe.

- Le modle est correct sil permet de rpondre aux questions quon se pose, de

rsoudre des problmes identifis.

- Le modle est oprationnel sil peut tre excut par une machine

- Un modle est une reprsentation explicite par un utilisateur de sa comprhension

dune situation, de lide quil se fait dune situation

- Cette reprsentation peut sexprimer sous divers langages (mathmatiques,

artistiques, symboliques )

La modlisation est le passage dune smantique du monde rel une smantique formelle reprsentant le monde rel. (Formel veut dire par exemple que 1+1=2, sans aucun sens derrire, que ce soit une tarte + une tarte ou un tudiant + un tudiant, cest pareil)

Le choix dune mthode de modlisation

La mthode est :

- Une faon de voir (une philosophie)

- Une dmarche (une technique)

- Des outils (un formalisme voire des normes de reprsentation ou dexpression du

problme et des solutions)

o MERISE, UML

SI de Gestion

Stockage important dinformations, traitements de consultation, mise jour des

informations, gestion de clientle, accs distant

SI de Calcul scientifique

Simulations, imagerie, stockage des informations ncessaires aux calculs

SI Temps rel

Ractivit forte du SI : aide au pilotage auto sur les avions, surveillance centrales nuclaires,

info en temps rel

3 Axes de modlisation

STRUCTUREL : dcrit la structure du SI, aspect statique du SI (modlisation des donnes)

FONCTIONNEL : traitements oprs par le SI (modlisation des traitements (flots de

donnes))

COMPORTEMENTAL : dcrit lvolution du SI au cours du temps, dynamique de SI

(modlisation du comportement (automates, rseaux de Ptri ..))

Systme dinformation manuel expression des besoins modle conceptuel modle logique modle physique systme dinformation automatis

Conception

- Modle conceptuel de donnes (EA (Entit-Association), UML)

- Modle logique de donnes (relationnel, objet, rseau, hirarchique)

- Modle physique de donnes (Oracle, MySQL, Access)

La modlisation comme rsultat du processus

- LE point charnire entre utilisateurs (schmas externes) et les informaticiens (MLD)

- Le MCD est formel

Il sagit de construire une spcification non-ambige des besoins. Il sagit de lever toute ambigit du langage naturel

- Il existe des outils pour traduire directement un MCD en MLD puis gnrer le code

de cration de la base de donnes Mais pas doutils pour faire un MCD

Le MCD manipule des types de donnes

Ensemble (abstrait) dobjets qui possdent des caractristiques similaires et manipulables

par des oprations identiques

- entiers, rels, boolens, voiture

- [classe]

- Elment effectif, rel, correspondant un type de donnes

- 1, 2, 3.14116, ma_voiture

- [occurrence, instance]

Donc toutes les donnes

Schma de BD

- Etudiant (numEtu, nom, ville)

- Module (numMod, titre, coeff)

- Inscription (numEtu, numModule)

Instance de BD

- Etudiant (166, Dupont, Tours)

- Etudiant (188, Durant, Orlans)

- Module (1, SGBD, 7)

- Inscription (166, 3)

Le dictionnaire de donnes dun SGBD contient

Les informations relatives aux schmas et aux droits de toutes les BD dun SGBD. Il prend la

forme dune BD qui contient des donnes sur les BD. On gre ainsi les donnes des bases

comme nimporte quelles autres donnes

- P.CHEN ( The entity-Relationship Model - Towards a Unified View of Data , ACM

Transactions on Database Systems, mars 1976, n1)

Le Modle Conceptuel de Donnes (MCD)

Principales caractristiques

- Une reprsentation graphique simple et naturelle.

- Une puissance dexpression leve pour un nombre de symboles raisonnables.

- Un outil de dialogue entre acteurs techniques ou non.

- Une formalisation

Une entit est un type dobjet du monde rel pourvu dune existence propre

Une entit, abstraite ou concrte, se distingue des autres entits (Ex : Un client, une

commande, un produit )

Chaque entit a des proprits ou attributs qui la dcrivent

Chaque attribut est associ un domaine de valeurs potentielles (Ex : numro dtudiant

cod sur 1 ou 2 octets ?)

Un attribut est lmentaire, il ne peut tre driv dautres attributs (Ex : ge VS

date_de_naissance)

Loccurrence dune entit est un lment particulier associ un lment du monde rel.

Une occurrence a UNE valeur dans le domaine pour chacun des attributs de lentit (et la

combinaison des valeurs est unique)

- Un attribut est atomique (cest--dire quil na quune valeur pour un lment

particulier. Ex : pour lentit *lve+ on prend llment Maurice, avec pour attribut

[nom] et [prnom]. Eh bien les attributs [nom] et [prnom] ne peuvent contenir

quune valeur chacun)

- Un attribut cl (qui sera unique et qui permettra didentifier un lment, on lappelle

par convention id )

Une interaction perue dans le rel entre 2 ou plusieurs entits est modlise par une

association

Qualifie par des attributs

Prend la forme doccurrences (Ex: Passation dun commande par un client)

Le degr (dimension) dune association caractris le nombre dentits y participant

La cardinalit maximale indique le nombre de fois maximum quune occurrence de lentit

participe aux occurrences de la relation (1 ou n)

Type dune association

1,1 --- 1,1 = 1,1

1,1 --- 0,1 = 1,1

1,1 --- 0,n = 1,n

Le type est lassociation des cardinalits maximales. Indispensable au MLD (Modle Logique

de Donnes)

Exemple de la gestion dune DVD thque

- Mise en place dun service de location dun DVD

Il faut mettre au point une application informatique permettant :

- de grer le stock de films

- aux clients de faire des recherches de films louer

Il faut identifier les utilisateurs et dcrire leurs besoins vis--vis du SI en langage naturel.

Pour la construction dun MCD, on passe par plusieurs tapes :

- Identifier des entits

- Identifier des associations

- Prciser les cardinalits

Ct Client :

- Venir louer un film pour une priode dtermine

- Pouvoir louer plusieurs films la fois

- Pouvoir choisir un film sur plusieurs critres

Ct Gestionnaire :

- Ne louer des DVD qu des clients enregistrs

- Suivre les locations (rappels)

- Faire du prospect clients

- Faire des nouvelles commandes (suggres par les clients)

- Pouvoir louer un film simultanment plusieurs clients

Des entits :

- Acteurs

- Films

- Ralisateurs

- Genres

- Exemplaires de Films

- Clients

Des associations :

- joue dans

- mis en scne

- est du

- copi en

- emprunte

Exemple du cabinet mdical :

Un cabinet mdical regroupe plusieurs mdecins :

- Un mdecin donne une consultation

- Un mdecin ne prend quun patient la fois

- Un patient assiste une consultation

- Une consultation donne lieu ou non une prescription de mdicaments

Identifier les utilisateurs et dcrire leurs besoins vis--vis du SI en langage naturel.

Construction du MCD :

- Identifier des entits

- Identifier des associations

- Prciser les cardinalits

Un mdecin :

- donne des consultations

o une date fixe

o un patient la fois

- Prescrit des mdicaments

o Imprativement via une ordonnance

o Imprativement lissue dune consultation

Un patient :

- Prend rendez-vous pour une consultation date fixe

- Assiste une consultation unique la fois

Les formes normales

Dans une base de donnes relationnelle, une forme normale dsigne un type de relation

particulier entre les entits.

Le but essentiel de la normalisation est d'viter les anomalies transactionnelles pouvant

dcouler d'une mauvaise modlisation des donnes et ainsi viter un certain nombre de

problmes potentiels tels que les anomalies de lecture, les anomalies d'criture, la

redondance des donnes et la contre-performance.

Une relation de premire forme normale (NF1) est une relation dont tous les attributs :

- contiennent une valeur atomique (les valeurs ne peuvent pas tre divises en

plusieurs sous-valeurs dpendant galement individuellement de la cl primaire)

- contiennent des valeurs non rptitives (le cas contraire consiste mettre une liste

dans un seul attribut).

- sont constants dans le temps (utiliser par exemple la date de naissance plutt que

l'ge).

Le non-respect des deux premires conditions de la NF1 rend la recherche parmi les donnes

plus lente parce qu'il faut analyser le contenu des attributs. La troisime condition quant

elle vite qu'on doive rgulirement mettre jour les donnes.

Une relation de deuxime forme normale (NF2) est une relation dont tous les attributs :

Respecte la deuxime forme normale, la relation respectant la premire forme normale et

dont :

- Tout attribut ne composant pas un identifiant ( id ) dpend d'un identifiant.

Le non-respect de la NF2 entraine une redondance des donnes qui encombrent alors

inutilement la mmoire et l'espace disque.

Une relation de troisime forme normale (NF3) est une relation dont tous les attributs :

Respecte la troisime forme normale, la relation respectant la seconde forme normale et

dont :

- Tout attribut ne composant pas un identifiant dpend directement d'un identifiant.

Le non-respect de la NF3 peut galement entrainer une redondance des donnes.

Le Modle Logique de Donnes (MLD)

Du ct du MLD, on va travailler en relationnel. Mais on pourrait aussi travailler en objet, le

travail en relationnel est juste plus facile aprs un passage en MCD Entit Association.

On va remplacer les entits et les associations par des tables reprsentant des relations.

La premire chose quon va faire cest transformer les entits :

- Les entits deviennent des relations ou tables

- Convertir les attributs en champs

- Typer les champs (Cette opration de typage de champs est trs importante car cela

va permettre de stocker les donnes dans des botes adaptes et permettra

aussi de raliser les bonnes oprations)

Les associations deviennent des relations (= table) ou un attribut dans une table

- Typer les associations (cardinalit maximum de chaque ct de lassociation)

Le cas du (0, 0), cela signifie quun auteur nest pas forcment connect un ouvrage (dans le cas dun journaliste et dun article par ex.)

Le cas des associations de type (1-n)

Lassociation va se transformer en un attribut dans une table.

Exemple :

Pour le MCD, on a :

Et pour le MLD :

Dans le MLD, num_auteur est la cl primaire de la table AUTEUR et NUM_AUTEUR est la cl

trangre de la table LIVRE. Ces cls primaire et trangre traduisent lassociation ECRIRE

dans le MLD. Ici au lieu de remettre toutes les infos de lauteur pour chaque livre, on lui

attribue une cl trangre afin de crer une jointure entre les tables AUTEUR et LIVRE afin

dviter la redondance.

Le cas du zro (0, 1) et (0, n)

Un ouvrage a t crit par 0 ou 1 auteur ?

Un auteur na crit aucun ou plusieurs ouvrages ?

Un ouvrage na t crit par aucun auteur : NULL autoris sur tbl_ouvrage.id_auteur (cest-

-dire sur id_auteur dans la table OUVRAGE )

____AUTEUR____

Num_auteur

Nom

Prnom

______LIVRE______

Num_livre

Titre

Date

___ECRIRE___ 1, n 1,1

1, n

______LIVRE______

Num_livre

Titre

Date

NUM_AUTEUR

____AUTEUR____

Num_auteur

Nom

Prnom

On doit autoriser le NULL ou pas au niveau du MPD et non pas du MLD (cest donc

linformaticien qui va sen occuper et pas nous). Cela permettra de ne pas perdre

dinformation. (Comme un livre sans auteur ou un auteur sans livre par ex)

Un auteur a crit 0 album :

- Dans quel ordre se font les saisies ?

- Post-traitement

Le cas du (1, 1)

Pas la peine de modliser le schma universel, puisque un auteur a crit un seul livre et un

livre a t crit par un seul auteur. Donc pas besoin de crer 2 tables relies par un attribut,

mais seulement une table, car il ny aura pas de redondance.

Le cas (n, n)

Pour ce cas, on cre une nouvelle table (dite associative) dans laquelle on met les cls de

chacune des tables. Ce sont des cls primaires composes.

Le cas du pas nimporte qui avec (0, n), (1, n) ou (n, n)

Un ouvrage est crit par un auteur prsent dans la table des auteurs :

- Mise en uvre dune intgrit rfrentielle

Lintgrit rfrentielle signifie que si on a une cl trangre dans une table, elle renvoie

forcment une cl primaire dans une autre table (ex de tout lheure avec LIVRE et

AUTEUR)

NB : Une option existe pour activer cette Intgrit Rfrentielle dans Publisher

Une relation dite universelle, est la relation vue du ct utilisateur. Cest--dire, la BDD avec ses redondances et ses dfauts (ex : table auteurs et table albums, avec des albums en double par ex)

Le Modle Physique de Donnes (MPD)

Cette tape consiste implmenter le modle dans le SGBD, c'est--dire le traduire dans un

langage de dfinition de donnes.

Le langage gnralement utilis pour ce type d'opration est le SQL.

Mthode de ralisation du MPD

1. Proposer un MCD en rapport avec les donnes fournies

2. En dduire un MLD

3. Mettre les donnes en compatibilit avec le MLD

4. Importer les donnes dans un SGBDR (Systme de Gestion de Base de Donnes

Relationnelle)

5. Vrifier ou mettre en uvre les proprits envisages dans le MCD ou le MLD

6. Mettre en uvre une IR (Intgrit Rfrentielle)

7. Tester de nouvelles saisies

8. Requtes

Les Requtes

Il y a trois grandes oprations dans lalgbre relationnel connatre absolument :

- La Restriction

- La Projection

- La Jointure

Restriction

La restriction est une opration qui slectionne un ensemble de lignes (n-uplets) d'une

relation, en fonction d'un critre de slection (prdicat ou expression logique de prdicats).

Le rsultat d'une restriction est une relation de mme schma que la relation initiale.

En SQL, les restrictions s'expriment l'aide de la clause WHERE suivie d'une condition

logique exprime l'aide d'oprateurs logiques (AND, OR, NOT), de comparateurs de chane

(IN, BETWEEN, LIKE), de comparateurs arithmtiques (=, !=, , >=, etc.)

Exemple :

gens

id nom prenom age

1 DUPOND MICHEL 40

2 MARTIN ROBERT 50

3 DURAND MARCEL 35

On a la table gens. On veut uniquement les entres (=lignes) des personnes ayant moins de

45 ans. La commande sera : SELECT * FROM gens WHERE age

Et le rsultat sera :

id nom prenom

1 DUPOND MICHEL

2 MARTIN ROBERT

3 DURAND MARCEL

Jointure

Une jointure est un produit cartsien de deux tables. On appelle quijointure une jointure

dont la qualification est une galit entre deux colonnes.

En SQL, l'expression d'une jointure se fait en prcisant le nom des colonnes des tables sur

lesquelles on fait la jointure, en dsignant les colonnes des diffrentes tables en crivant le

nom de la table, suivie d'un point puis du nom de la colonne. La clause WHERE permet de

prciser la qualification de la jointure.

Exemple :

gens

id nom prenom age

1 DUPOND MICHEL 40

2 MARTIN ROBERT 50

3 DURAND MARCEL 35

nationalite

nom pays

DUPOND France

MARTIN France

DURAND Belgique

On a la table gens et la table nationalite. On veut effectuer une jointure de telle sorte que

lon ait les noms, prnoms et nationalits de la totalit des gens de notre BD. La commande

sera alors :

SELECT gens.nom, gens.prenom, nationalite.pays FROM gens, nationalite WHERE gens.nom =

nationalite.nom ;

Le rsultat sera alors :

nom prenom pays

DUPOND MICHEL France

MARTIN ROBERT France

DURAND MARCEL Belgique

On voit bien quon a effectu une jointure entre nos deux tables.

Attention, il faut bien retenir quune requte ne stocke pas de donnes ! Elle ne sert qu les acheminer.

Le langage SQL (Structured Query Language) :

Objectif

Comprendre la structure du langage SQL pour tre un meilleur concepteur en envisageant

les possibilits de requtes

Ds quil y a une base de donnes, il y a du SQL.

Le SQL est donc le langage unique dinteraction avec une base de donnes :

- Utilisation des donnes avec les DML (Data Manipulation Language) Ct

client

- Administration avec le DDL (Data Definition Language) Ct administrateur

- Contrle daccs aux donnes avec le LCD (Langage de contrle de donnes)

Ct administrateur (autorisation en particulier)

Voil quelques exemples de commandes dans les 3 diffrents registres de langage SQL :

DML - Langage de manipulation des donnes (LMD) : SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE

LDD - Langage de dfinition des donnes : CREATE, ALTER, DROP, RENAME, TRUNCATE

LCD - Langage de contrle des donnes (transactions) : COMMIT, ROLLBACK, SAVEPOINT,

GRANT, REVOKE

Le Langage de Manipulation des Donnes

Les 4 objectifs du DML :

- Lire le contenu des TABLES

- Insrer des LIGNES dans les TABLES

- Modifier des valeurs dans les TABLES

- Supprimer des LIGNES dans les TABLES

Les 4 verbes du DML

- SELECT pour lire

- INSERT pour insrer

- UPDATE pour modifier

- DELETE pour supprimer

Le langage SQL est un langage ensembliste et non-procdural.

Ensembliste : Un ordre traite un ensemble dinformation. Ce langage se doit dtre

ensembliste car si on commence excuter une commande SQL et que la procdure plante,

il ne FAUT PAS que juste quelques donnes soient modifies (ex : Modification du prix des

produits sur un site marchand et modification de la priode de vente si a plante, a ne

modifie que certains prix ou autre et cest le bordel).

Non-procdural : Dans un ordre, on dcrit ce que lon veut obtenir, pas comment cela doit

tre fait.

Syntaxe : SQL > UN_ORDRE PARAM1, PARAM2 ;

Exemple :

Dans cet exemple, lordre est SELECT FROM et les paramtres sont * (qui signifie

tout ) et emp qui dsigne une table.

Dans quoi est stocke linformation

- TABLE

- LIGNE

- COLONNE

- TYPE

MySQL est un systme de gestion de BDR, un serveur de BDR, open Source.

Utilisation de MySQL

Connexion au serveur

- On dmarre le service mysql

- On ouvre ensuite le shell, on change de disque (on passe de U:/ C:/) en tapant

C :

- On change de rpertoire avec la commande cd (pour change directory) et on

indique ensuite le chemin du dossier.

- On connecte ensuite mysql : mysql h localhost u user ( -h et -u

signifiants respectivement host et user ).

- On se connecte la base test : use test

Il faut savoir que chaque colonne a un type (integer, boolean, text, ) dfinissant son domaine (partiellement) en comprhension

Toutes les jointures ne sont pas des qui-jointures

- Permet de ramener les lignes correspondant aux critres de jointure, mme si elles

nont pas de correspondant