Comprendre le modèle relationnel d'une base de données
- Fiche de cours
- Quiz et exercices
- Vidéos et podcasts
- Comprendre l’intérêt d’une base de données.
- Comprendre le modèle relationnel et connaitre ses règles.
- Obtenir le schéma d’une relation.
- Construire un schéma relationnel.
- Une base de données est une collection de données qui vont être partagées entre plusieurs services, serveurs, utilisateurs.
- Dans le modèle relationnel, les données sont organisées sous formes de tables, qu’on nomme des relations, qui sont associées entre elles. Le modèle relationnel doit respecter plusieurs règles.
- Une relation est une table qui contient différents enregistrements.
- Dans une table, il y a unicité des enregistrements, c’est-à-dire que toutes les lignes de la table doivent tous être différentes.
- Chaque colonne de la table est appelée un
attribut de la relation, parmi ceux-ci il doit y en avoir
un qui permet d’identifier de manière unique
un enregistrement : c’est la clé
primaire.
Une clé étrangère est quant à elle un attribut qui n’est pas primaire pour la relation étudiée mais qui est la clé primaire d’une autre relation. - Le schéma d’une relation définit cette relation. Il est constitué du nom de la relation, du nom de ses attributs, de la clé primaire et des clés étrangères.
- Le schéma relationnel correspond à l'ensemble des relations présentes dans une base de données. Le schéma relationnel d’une base de données est composé de l’ensemble des schémas de relation de cette base.
Jusqu’à maintenant, on a stocké les données dans différents fichiers.
On imagine la situation suivante, dans laquelle une entreprise agroalimentaire possède différents services :
- un service de production de légumes ;
- un service de livraison ;
- un service spécifique à l’exportation des légumes.
Chaque service a des données contenues dans différents fichiers. Plusieurs de ces données sont identiques d’un service à l’autre (les prix, la TVA, etc.). On parle de données dupliquées.
Si la direction décide d’augmenter ou de baisser un prix, il faudra effectuer en même temps les changements dans les fichiers de chacun des services, pour éviter des erreurs que l’on appellera des incohérences.
Si la direction décide d’ajouter un service de production de fruits ou un service « cueillette des légumes chez le producteur », cela compliquera la gestion des données et fera perdre du temps.
Pour éviter cela, au lieu d’utiliser des données dupliquées, on utilise des données partagées.
Les premières bases de données datent des années 1960.
Il existe différents modèles de bases de données, dont notamment les suivants.
- Base de données à modèle hiérarchique : dans ce modèle, la base de données correspond à un arbre ou à un graphe dont il faut connaitre la structure.
- Base de données à modèle
relationnel : dans ce modèle, les
données de la base de données sont
organisées en tables.
Ce modèle est basé sur la théorie mathématique des ensembles. - Base de données à modèle objet : dans ce modèle, les données sont des classes, cela se rapproche de la programmation orientée objet.
- Base de données à modèle NoSql : ce modèle ressemble à la structure des dictionnaires puisqu’il est fondé sur un modèle (clé ; valeur) qui permet d’être plus rapide.
On étudie ici le modèle le plus utilisé, qui est le modèle relationnel.
L’utilisation d’une base de données doit être simple puisque de nombreux utilisateurs doivent pouvoir lire et écrire des informations.
Une base de données doit pouvoir assurer, suivant le profil de l’utilisateur, l’accès ou non à certaines données.
Une base de données doit également gérer ce qu’on appelle les accès concurrents, c’est-à-dire que chacun attend son tour pour modifier ou lire les données.
Pour gérer les données, on utilise un logiciel spécifique : un Système de Gestion de Base de Données, en abrégé un SGBD.
Le modèle entité-association et le modèle relationnel sont deux types de modèle de données, qui décrivent une manière de construire une base de données.
On associe deux termes à ce modèle.
L’entité LIVRE a plusieurs propriétés, comme son ISBN, son titre, le nom de son auteur ou encore l’année de sa publication.
On peut définir l’association Ecrit qui permet de relier l’entité LIVRES à l’entité AUTEURS. Un auteur peut ainsi écrire de 1 à N livres tandis qu’un livre sera écrit par un unique auteur.
On modélise l’association Ecrit entre la relation LIVRES et la relation AUTEURS.
Le couple 1,N signifie que du point de vue de l’écriture il peut y avoir de 1 à N auteurs. Le couple 1,1 signifie qu’un livre est unique.
Ce modèle permet d’indiquer toutes les
caractéristiques d’une table de
données, avec notamment les liens entres les
différentes relations.
Ce modèle est donc plus simple à
implémenter (écrire en langage
informatique) que le modèle
entité-association.
On étudie la base de données Codd, qui est définie selon le modèle relationnel.
Cette base de données est caractérisée par différents éléments.
- La structure : on manipule des données rangées dans des tables nommées relations.
- Les opérateurs : il y a des opérations entre les différentes relations.
- Les règles d’intégrité : il y a des règles à respecter pour les différentes valeurs des données.
Une ligne de la relation est appelée un enregistrement
ou un n-uplet.
Si on considère un ensemble de livres, on peut construire la relation LIVRES avec comme attributs l’ISBN, le titre, le nom de l’auteur et l’année de publication.
Le schéma de cette relation est :
LIVRES(ISBN, titre, nom_auteur, annee_publication).
Voici les règles que la relation doit respecter pour éviter des erreurs que l’on nomme incohérences dans le langage des bases de données.
Règle n° 1
Un attribut ne peut prendre à un instant
donné qu’une seule et unique valeur. On
dit qu’il y a atomicité de
l’attribut.
Règle n° 2
Il n’y a
qu’un nombre fini
d’enregistrements, on ne peut par exemple
pas avoir la liste des nombres entiers.
Règle n° 3
Lorsque la base de données est définie,
on définit le domaine de chacun des
attributs, c’est-à-dire de quel type
doivent être les données ou à
quel intervalle les valeurs doivent appartenir.
On appelle cela l’intégrité de
domaine.
Règle n° 4
Les enregistrements doivent tous être
différents, c’est-à-dire
qu’il ne peut pas y avoir deux fois la
même ligne.
LIVRES(Identifiant numerique, Titre, Auteur, Annee)
Le schéma de cette relation peut être représenté par la table suivante.
| Relation | LIVRES | |||
| Attribut |
Identifiant numerique |
Titre | Auteur | Annee |
| Valeur | 1 | 40 nuances de NSI | PYTHON | 2020 |
- Chaque attribut ne peut prendre qu’une seule et unique valeur, il y a donc atomicité.
- Le nombre d’enregistrements, c’est-à-dire le nombre de lignes de la relation (dans cet exemple le nombre de livres) vaut 1, il est donc fini. Les enregistrements sont différents puisqu’il n’y en a qu’un.
- Pour les domaines de valeurs, l’identifiant numérique est un nombre entier, le titre et l’auteur sont une chaine de caractères et l’année est un nombre entier.
Chaque entité doit posséder une clé primaire.
Toute relation a une clé primaire.
Pour signaler la clé primaire dans le schéma de la relation associée, on peut souligner l’attribut qui correspond à cette clé primaire.
Dans la relation LIVRES précédente, le seul attribut qui correspond à une clé primaire est l’identifiant numérique, puisque des livres différents peuvent avoir un même auteur, une même année de publication et même un même titre (Jill McCorkle et Kate Atkison ont publié deux livres différents qui portent le même titre : Life After Life).
On a donc le schéma de relation :
LIVRES(Identifiant numerique, Titre, Auteur, Annee).
Pour signaler la clé étrangère dans le schéma de la relation associée, on peut soit placer un # devant l’attribut qui correspond à cette clé étrangère, soit surligner cet attribut en gris.
On considère les deux schémas de relation suivants.
LIVRES(identifiant numerique, Titre, #identifiant.AUTEURS, annee)
AUTEURS(identifiant.AUTEURS, Nom AUTEURS, Prenom AUTEURS)
identifiant.AUTEURS est une clé primaire de la relation AUTEURS et une clé étrangère de la relation LIVRES.
Voici le schéma relationnel de la base de données précédente, qui est composé des deux relations LIVRES et AUTEURS.
identifiant.AUTEURS est une clé étrangère de LIVRES, qui est la clé primaire de AUTEURS.
On pourra ajouter le domaine d’intégrité de chaque attribut.
On ajoute par exemple pour cela à chaque ligne le typage et des contraintes :
- identifiant numérique : INT NOT NULL indiquera que c’est un entier non nul.
- Titre : VARCHAR(50) indiquera que c’est une chaine d’au plus 50 caractères.
Il existe des règles de normalisation qui aident à construire une base de données sans anomalies, mais c’est hors programme.
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