[PDF] IHDC334 : Base de données 2 Si on a K ? L

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Université de Namur

IHDC334 : Base de

données 2

Résumé

JURKIEWIECZ Yves

1

MOTIVATION ET INTRODUCTION ..................................................................................................................... 4

MODÈLE RELATIONNEL ET NORMALISATION .................................................................................................... 5

CONCEPTS .............................................................................................................................................................. 5

OPÉRATEUR ALGÉBRIQUE ........................................................................................................................................... 5

LES IDENTIFIANTS ..................................................................................................................................................... 5

DÉPENDANCES FONCTIONNELLES ................................................................................................................................. 5

CONTRAINTES D'INCLUSION ET CLÉS ÉTRANGÈRES ........................................................................................................... 7

CALCUL DES IDENTIFIANTS .......................................................................................................................................... 7

DÉCOMPOSITION D'UNE RELATION............................................................................................................................... 7

NORMALISATION D'UNE RELATION ............................................................................................................................... 7

MÉTHODOLOGIE DES BASES DE DONNÉES ....................................................................................................... 9

ETAPES DE LA CONCEPTION DE BASE DE DONNÉES ......................................................................................................... 10

Analyse conceptuelle ..................................................................................................................................... 10

Conception logique ........................................................................................................................................ 10

Conception physique ..................................................................................................................................... 10

Définition des vues ........................................................................................................................................ 10

MODÈLE ENTITÉ-ASSOCIATION DE BASE ........................................................................................................ 11

ENTITÉS ................................................................................................................................................................ 11

ATTRIBUTS ............................................................................................................................................................ 11

ASSOCIATIONS ....................................................................................................................................................... 11

IDENTIFIANTS D'UN TYPE D'ENTITÉ ............................................................................................................................. 12

CONTRAINTES D'INTÉGRITÉ ...................................................................................................................................... 12

MODÈLE ENTITÉ-ASSOCIATION ÉTENDU ......................................................................................................... 13

SÉMANTIQUE D'UN SCHÉMA ..................................................................................................................................... 13

ATTRIBUTS ............................................................................................................................................................ 13

Attributs composés, mutlivalués et complexe ............................................................................................... 13

Domaines et types ......................................................................................................................................... 14

Attributs objets .............................................................................................................................................. 14

TYPES D'ASSOCIATIONS............................................................................................................................................ 14

Types d'associations n-aire ........................................................................................................................... 14

Type d'associations t Rôles multiples (Role polymorphique) ........................................................................ 15

Attributs dans les TA ..................................................................................................................................... 15

Cardinalités ................................................................................................................................................... 15

TYPES D'ENTITÉS .................................................................................................................................................... 15

Relation IS-A .................................................................................................................................................. 15

IDENTIFIANTS ........................................................................................................................................................ 17

Identifiants des types d'entitĠs ..................................................................................................................... 17

Identifiants des types d'associations ............................................................................................................. 18

Identifiant d'attribut compledže ..................................................................................................................... 18

CONTRAINTE D'INTÉGRITÉ ........................................................................................................................................ 19

Type de contrainte d'intĠgritĠs ..................................................................................................................... 19

Contraintes sur domaine et valeurs .............................................................................................................. 19

Contraintes d'edžistence ................................................................................................................................. 20

Contraintes de type dépendance fonctionnelle ............................................................................................. 20

2

Contrainte additionnelles .............................................................................................................................. 20

Contrainte additionnelles cycliques ............................................................................................................... 21

ANALYSE CONCEPTUELLE ............................................................................................................................... 22

ANALYSE DES ÉNONCÉS TEXTUELS .............................................................................................................................. 22

ANALYSE DES DOCUMENTS STRUCTURÉS ..................................................................................................................... 22

PROCESSUS DE CORRECTION D'UN SCHÉMA ................................................................................................................. 22

PROCESSUS DE NORMALISATION D'UN SCHÉMA ............................................................................................................ 24

Minimalité ..................................................................................................................................................... 24

Expressivité .................................................................................................................................................... 26

Absence de sur-spécifications........................................................................................................................ 28

Prévisibilité, régularité .................................................................................................................................. 28

Absence de redondances ............................................................................................................................... 29

Qualité graphique ......................................................................................................................................... 29

Respect des standards en vigueur ................................................................................................................. 29

EVALUATION D'UN SCHÉMA ..................................................................................................................................... 29

Paraphrases................................................................................................................................................... 29

Prototypage................................................................................................................................................... 30

Inférence structurelle .................................................................................................................................... 30

INTÉGRATION DE SCHÉMAS ....................................................................................................................................... 30

ANALYSE À L'AIDE D'UN AGL .................................................................................................................................... 31

CONCEPTION LOGIQUE D'UNE DB RELATIONNELLE ........................................................................................ 32

TRANSFORMATION DES ATTRIBUTS COMPLEXES ............................................................................................................ 32

Attributs composés........................................................................................................................................ 32

Attributs multivalués ..................................................................................................................................... 34

TRANSFORMATIONS DES TYPES D'ASSOCIATIONS ........................................................................................................... 35

TA Fonctionnelle ............................................................................................................................................ 35

TA Complexe .................................................................................................................................................. 38

TRANSFORMATION DES RELATIONS IS-A ..................................................................................................................... 40

Matérialisation .............................................................................................................................................. 41

Héritage descendant ..................................................................................................................................... 43

Héritage ascendant ....................................................................................................................................... 43

COMPLEMENTS ...................................................................................................................................................... 44

Identifiants facultatifs ................................................................................................................................... 44

Identifiants primaires complexes .................................................................................................................. 44

Noms des objets du schéma .......................................................................................................................... 44

Rôle de cardinalité [1-N]................................................................................................................................ 45

Traduction des vues conceptuelles ................................................................................................................ 45

PLANS DE TRANSFORMATION .................................................................................................................................... 47

ELÉMENTS DE TECHNOLOGIE DES BASES DE DONNÉES ................................................................................... 48

CONCEPTION PHYSIQUE D'UNE BASE DE DONNES RELATIONNELLE ............................................................. 49

LES INDEX ............................................................................................................................................................. 49

CLASSES D'INDEX .................................................................................................................................................... 49

Index primaires .............................................................................................................................................. 49

Index secondaires .......................................................................................................................................... 52

DETERMINATION DES INDEX ..................................................................................................................................... 55

Index induits par les structures logiques ....................................................................................................... 55

3

Index à écarter .............................................................................................................................................. 55

Maintenance du jeu d'indedž .......................................................................................................................... 56

TECHNOLOGIE DES INDEX ......................................................................................................................................... 56

SÉLECTION DES ESPACES DE STOCKAGE ........................................................................................................................ 57

OPTIMISATION AVANCÉE.......................................................................................................................................... 57

Restructuration sans redondance ................................................................................................................. 57

Redondance structurelle ............................................................................................................................... 58

Redondance interne ...................................................................................................................................... 58

LANGAGE SQL AVANCÉ .................................................................................................................................. 59

LES VUES SQL ....................................................................................................................................................... 59

Définition ....................................................................................................................................................... 59

Syntaxe .......................................................................................................................................................... 59

Usage ............................................................................................................................................................ 59

Modification des données ............................................................................................................................. 60

LES PRÉDICATS ....................................................................................................................................................... 60

Prédicat sur les tables ................................................................................................................................... 61

Prédicat sur les colonnes ............................................................................................................................... 61

LES PROCÉDURES SQL ............................................................................................................................................. 62

Syntaxe .......................................................................................................................................................... 62

LES DÉCLENCHEURS................................................................................................................................................. 62

Syntaxe .......................................................................................................................................................... 62

Simulation des delete modes attachés à une clé étrangère .......................................................................... 63

Paramğtres d'un dĠclencheur ....................................................................................................................... 63

Remarques .................................................................................................................................................... 64

PRODUCTION DE CODE .................................................................................................................................. 65

EXPRESSION DÉCLARATIVE ........................................................................................................................................ 65

COMPORTEMENTS NON STANDARD ............................................................................................................................ 66

CONTRAINTES D'INTÉGRITÉ DE BASE ET ADDITIONNELLES ................................................................................................ 66

Contraintes de base ....................................................................................................................................... 67

Contraintes additionnelles ............................................................................................................................ 69

CONTRAINTES DÉRIVÉES DU MODÈLE EA ..................................................................................................................... 71

CONTRAINTES D'INTÉGRITÉS DYNAMIQUES .................................................................................................................. 73

4

MOTIVATION ET INTRODUCTION

Pour mémoire

5

MODÈLE RELATIONNEL ET NORMALISATION

CONCEPTS

Domaine de valeurs

La relation

OPÉRATEUR ALGÉBRIQUE

Projection (Sélection de colonnes) : OFFRE[PRODUIT,PRIX]

Jointure : OFFRE[CHAINE]*IMPLANTATION[CHAINE]

Sélection (Filtrage) : OFFRE(PRIX<5)

Combinaison d'opĠrateurs : (OFFRE(PRIX<5)*IMPLANTATION)[PRODUIT,VILLE]

LES IDENTIFIANTS

mêmes valeurs de ces attributs

Quelques propriétés :

Identifiant minimal

Tout ensemble d'attributs dont une partie stricte est u identifiant est aussi un identifiant mais non

minimal L'ensemble des attributs d'une relation est un identifiant Plusieurs identifiants minimaux peuvent coexister dans une relation Un attribut peut appartenir a plusieurs identifiant

DÉPENDANCES FONCTIONNELLES

Il s'agit d'une contrainte d'intĠgritĠ trğs importante du modğle relationnel, proche de l'identifiant mais plus

précis et à la base de la théorie de la normalisation Pour une relation ACHAT(CLIENT,PRODUITPRIX) il se note :

ACHAT :PRODUITAEPRIX ou plus simplement

PRODUIT AE PRIX

PRODUIX est un identifiant de ACHAT[PRODUIT,PRIX]

Définition : Dans une relation R(A,B,C,D), il existe une dépendance fonctionnelle AAEB si, à tout instant, deux

lignes de R qui ont la même valeur de A ont aussi la même valeur de B.

A est le déterminant

B est le déterminer

Tous deux peuvent être multi composants

Une relation est ses DF peuǀent etre reprĠsentĠe sous la forme d'un graphe ADF (arbre des dépendances

fonctionnelles) 6

1. Réflexivité

Si L est est sous ensemble de K alors KAEL

Un ensemble d'attributs dĠtermine chacun de ses sous-ensembles.

2. Augmentation

Si K AEB alors on a aussi KA AE B

Si on ajoute un attribut a un déterminant alors on a aussi une DF.

3. Additivité

Si on a K AE A et L AE B alors on a aussi KL AE AB Si on additionne les déterminants et les déterminés de deux DF alors on a aussi une DF

4. Décomposabilité

Si on a K AE AB on a aussi K AE A et K AE B.

Pour toute DF, il existe une DF entre son déterminant et chacun de ses déterminés.

5. Transitivité

Si on a K AE L et L AE M on a aussi KAEM.

La composition de deux DF et aussi une DF.

6. Pseudo-transitivité

Si on a K AE L et LA AE M on a aussi KA AE M

7. Préservation de la projection

Si on a K AE L dans une relation R, elle existe aussi dans toute projection de R qui inclut K et L

1, 2 et 5 sont suffisantes. Les autres peuǀent s'en dĠduire

Démontrer la règle de pseudo-transitivité : K AE L et LM AE N KM AE N

1) par réflexivité : M AE M

7

2) par additivité : K AE L et MAE M donnent KM AE LM

3) par transitivité : KM AE LM et LM AE N donnent KM AEN

Exercices :

Slide 30

Donne comme DF dérivées :

FOURN,NCOM AE FOURN,NCOM (réflexivité et additivité)

ADR,NCOM AE REGION (augmentation)

ADR,NCOM,NPRO AE REGION,QTE (additivité de ADR,NOM AEREGION et NCOM,NPRO AEQTE) FOURN AE NPRO (Décomposabilité de FOURN AE ADR,NPRO) FOURN AE REGION (Transitivité de FOURN AE ADR et ADR AE REGION) FOURN,NCOM AEQTE (Si FOURN AE NPRO et NCOM,NPRO AE QTE alors FOURN,NCOM AE QTE) ORDRE[FOURN,NPRO,REGION] : FOURN AE NPRO,REGION (Préservation de la projection)

Slide 32

On a aussi comme DF Dérivées :

NCOL AE NOM (Transitivité de NCOLAENCLI et NCLI AE NOM) NCOL AE ADRESSE (Transitivité de NCOL AE NCLI,DATE et NCLI,DATE AE ADRESSE) Propriétés des dépendances fonctionnelles :

DF Minimale : dont le déterminant est minimal

DF de base : doit être donnée

DF dérivée ͗ est calculable ă partir des DF de base grące audž rğgles d'infĠrence

CONTRAINTES D'INCLUSION ET CLÉS ÉTRANGÈRES

CALCUL DES IDENTIFIANTS

Voir exercices

DCOMPOSITION D'UNE RELATION

NORMALISATION D'UNE RELATION

Pour les relation sans cycle, refaire exercice.

Si le graphe ADF présente un cycle : 3 solutions (Peste, Choléra, Peste et Choléra) 8

Exemple complet :

La relaction COURS (MAT,ETUD,PROF,CLASSE,TEL) avec :

ETUD AE CLASSE

PROF AE TEL,MAT

ETUD, MAT AE PROF

Le graphe ADF est le suivant :

Avec les deux identifiants {ETUD,MAT} et {ETUD,PROF}

Une première décomposition donne

R1(ETUD, CLASSE)

R2(PROF,TEL)

Avec un noyau irréductible

3 solutions sont possibles :

La peste La choléra La peste et le choléra

On conserve le noyau tel quel On force la décomposition en affaiblissant la condition de la DF anormale

On fusionne les deux solutions

On conserver la redondance due à la

DF anormale.

Toutes les DF sont conservées

En SQL la DF anormales peut être

gérée par des triggers

On élimine la redondance due à la DF

anormale

Une DF est perdue

Une nouvelle contrainte très complexe

En SQL la DF perdue peut etre gérée

par des déclencheurs

On conserve la redondance due à la DF

anormale

On introduit une redondance

supplémentaire (COURS)

Toutes les DF sont conservées

en SYL la contrainte d'inclusion peut s'edžprimer simplement

R1(ETUD, CLASSE)

R2(PROF,TEL)

COURS(MAT,ETUD,PROF)

PROF AE MAT

R1(ETUD, CLASSE)

R2(PROF,TEL)

R3(PROF,MAT)

COURS(ETUD,PROF)

R3*COURS : MAT,ETUD AEPROF

R1(ETUD, CLASSE)

R2(PROF,TEL)

R3(PROF,MAT)

COURS(ETUD,PROF,PROF)

COURS[PROF,MAT] R3[PROF,MAT]

Forme normale de BoyceCodd

9

MÉTHODOLOGIE DES BASES DE DONNÉES

Une base de données doit être :

Correcte

o Le schémas représentent les types de données nécessaires et suffisants pour satisfaire les

besoins fonctionnels des utilisateurs o Cette représentation est simple, minimale, expressive, normalisée, etc.

Opérationnelle

o Les structures de données sont conformes à une technologie disponible (SGBD)

Efficace

o Les structures de donnĠes induisent une occupation d'espace minimale, des temps d'accğs minimaux, une robustesse et une disponibilité satisfaisante, etc. Méthode de développement de bases de données 10

ETAPES DE LA CONCEPTION DE BASE DE DONNÉES

ANALYSE CONCEPTUELLE

Produit en entrée Besoins fonctionnels des utilisateurs abstraite les besoins fonctionnels des utilisateurs Produits en sortie Schéma conceptuel global, sous schéma conceptuel Critères Complétude, correction, normalisation Expression du schéma conceptuel Modèle entité association

CONCEPTION LOGIQUE

Produit en entrée Schéma conceptuel

modèle de base de données Produits en sortie Schéma logique de la base de données Critères Conformité au modèle logique choisi Expression du schéma conceptuel Modèle logique

CONCEPTION PHYSIQUE

Produit en entrée Schéma logique + besoins des traitements en accès (requêtes SQL) Processus Construit un schéma physique équivalent au schéma logique, conforme audž spĠcificitĠs d'un SGBD et satisfaisant aux critères d'efficacitĠ Produits en sortie Schéma physique selon un SGBD Critères Conformités aux spécificités du SGBD

EfficacitĠ en temps d'accğs

Efficacité en espace occupé

Robustesse

Disponibilité

DÉFINITION DES VUES

Produit en entrée Schéma logique - sous schéma conceptuel Processus Dérive pour chaque sous schéma conceptuel un ensemble équivalent de vues conformes au modèle logique

Produits en sortie Collection de vues

Critères Conformité au modèle logique

11

MODÈLE ENTITÉ-ASSOCIATION DE BASE

Le monde est constituĠ d'objets ou entitĠs.

Celles-ci sont classĠes en types d'entitĠs.

Les entités sont en association les unes avec les autres Les associations sont classĠes en types d'associations

ENTITÉS

ATTRIBUTS

Les attributs peuvent être obligatoires (par défaut) ou facultatifs. Ils sont alors suivi de " [0-1] »

ASSOCIATIONS

Les associations sont binaires AE une association lie deudž types d'entitĠs. Une association possède une classe fonctionnelle qui peut être : 1 :N 1 :1 N :N Le modele EA de base accepte les contraintes de cardinalités 12 1-1 0-1 0-N Généralement un ou les deux rôles recoivent alors un nom explicite : Un personne peut ġtre la subordonnĠe d'une et une seule autre personne Une personne peut superviser plusieurs autres personnes

IDENTIFIANTS D'UN TYW[Ed/d

Les identifiants d'un type d'entitĠ peuǀent ġtre composĠs : D'un seul attribut du type d'entitĠ concernĠ De plusieurs attributs du type d'entitĠ concerné De un ou plusieurs attributs du type d'entitĠ concernĠ et d'entitĠs ǀoisines

Il peut exister des identifiants secondaires. Ils seront notés " id' :composant » et ne seront pas soulignés dans

le type d'entitĠ.

Si une entitĠ ǀoisine est composante d'un identifiant elle se note " nom_du_TA.nom_de_Entité »

CONTRAINTES D'INTGRITÉ

Définition :

DĠtectĠe par l'obserǀation du domaine d'application Aussi appelée règle métier (business rules) Les seules contraintes prise en charge explicitement par le modèle EA de base sont :

Les identifiants primaires et secondaires

Les attributs obligatoires

Les contraintes de cardinalité des rôles

Les contraintes additionnelles devront être indiquées via des annotations dans le schéma conceptuel

13quotesdbs_dbs9.pdfusesText_15

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