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Place du Maréchal de Lattre de Tassigny 75775 Paris Cedex 16 dauphine.psl.eu Licence Mathématiques et Informatique - 3ème année ANNEE 2019 / 2020 Désignation de l’enseignement : Bases de données relationnelles Nom du document : Transparents de cours Rédacteur : Maude Manouvrier La reproduction de ce document par tout moyen que ce soit est interdite conformément aux articles L111-1 et L122-4 du code de la propriété intellectuelle 1 Licence Mathématiques et Informatique - 3ème année 2019-2020 Bases de données relationnelles Maude Manouvrier ▪Modèle relationnel ▪Algèbre relationnelle ▪Calcul relationnel ▪SQL ▪Modélisation Entité/Association et UML (Vocabulaire) ▪Dépendances fonctionnelles ▪Décomposition de schéma ▪Formes Normales MyCourse : L3 Mathématiques et Informatique_2019-2020_Bases de données relationnelles_Maude Manouvrier ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Ouvrages de référence utilisés pour le cours et disponibles à la BU T. Connoly, C. Begg et A. Strachan, Database Systems A Pratical Approach to Desigh, Implementation and Management, 6ème édition, 2014, ISBN: 9780132943260 F. Brouad, R. Bruchez, C. Soutou, SQL, Syntex Informatique, Pearson, 2012, ISBN: 978-2-7440-7630-5, disponible à la BU 005.72 SQL R. Ramakrishnan et J. Gehrke, Database Management Systems, Second Edition; McGraw-Hill, 2002, ISBN: 0-07-232206-3, disponible à la BU 055.7 RAM A. Silberschatz, H.F. Korth et S. Sudarshan, Database System Concepts, McGraw-Hill, 6ème édition, 2010, ISBN: 978-0073523323, J.D. Ullman et J. Widom, A first Course in Database Systems, Prentice Hall, 3eme édition, 2014, ISBN: 978-9332535206 BIBLIOGRAPHIE 2 1 2 2 ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Autres ouvrages de référence, disponibles à la BU : C.J. Date, An Introduction to Database Systems, Addison Wesley C.J. Date, A Guide to SQL Standard, Addison Wesley R.A. El Masri et S.B. Navathe, Fundamentals of Database Systems, Prentice Hall Ouvrages pédagogiques contenant des exercices corrigés : Philip J. Pratt, Initiation à SQL - Cours et Exercices corrigés, Eyrolles, 2001 F. Brouard, C. Soutou, ULM 2 pour les bases de données : Modélisation, normalisation, génération, SQL, outils , Eyrolles, 2012 F. Brouard, C. Soutou , SQL (Synthèse de cours et exercices corrigés). Pearson Education 2008 R. Stephens, R. Plew, A. Jones, Adapté par Nicolas Larrousse , SQL, Coll. Synthex, Pearson Education, 2012 BIBLIOGRAPHIE 3 Bases de données : ▪Collection homogène et structurée d'informations ou de données qui existent sur une longue période de temps et qui décrivent les activités d'une ou plusieurs organisations ▪Ensemble de données modélisant les objets d'une partie du monde réel et servant de support à une application informatique 4 ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Exemple 1 : Organisation : une bibliothèque Données : les livres, les emprunts, les emprunteurs Exemple 2 : Organisation : une Université Données : les étudiants, les enseignants, les cours, etc. Chap. I - Introduction 3 4 3 Modèle relationnel ▪Données : Ce que l’on stocke ▪Modèle relationnel : Modèle permettant d’organiser les données en une représentation schématique qui autorisera son exploitation par le SGBD 5 ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine – inspiré de (Aubert, 2004) Un livre de la BU (ayant un titre, un premier auteur et un ISBN) peuvent être empruntés par les étudiants (ayant un numéro de carte d’étudiant) etc. Modèle relationnel Modèle de données = représentation schématique des informations manipulées par la BU 6 ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine SGBD (1/3) Exemples : MySQL, PostgreSQL (utilisé en TP), Oracle, Microsoft SQLServer, etc. Systèmes de Gestion de Bases de Données (DataBase Management Systems - DBMS) : Ensemble de logiciels systèmes permettant aux utilisateurs d'insérer, de modifier, et de rechercher efficacement des données spécifiques dans une grande masse d'informations (pouvant atteindre plusieurs milliards d'octets) partagée par de multiples utilisateurs Chap. I - Introduction 5 6 4 SGBD (2/3) Principales fonctionnalités d’un SGBD : ▪Création et mises à jour de la structure de la base de données (par le concepteur et/ou le DBA DataBase Administrator) ▪Administration de la base de données : gestion des utilisateurs, des droits d’accès etc. (par l’administrateur – DBA) ▪Saisie et mises à jour des données (par le concepteur et/ou les utilisateurs) ▪Interrogation des données selon différents critères et/ou en effectuant des calculs (par les utilisateurs) Chap. I - Introduction ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Principaux composants : – Système de gestion de fichiers – Gestionnaire de requêtes – Gestionnaire de transactions Principales fonctionnalités : – Contrôle de la redondance d’information – Partage des données – Gestion des autorisations d’accès – Vérifications des contraintes d’intégrité – Sécurité et reprise sur panne 8 Chap. I - Introduction SGBD (3/3) 7 8 5 ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Abstraction des données • Niveau interne ou physique : – plus bas niveau – indique comment (avec quelles structures de données) sont stockées physiquement les données • Niveau logique ou conceptuel : – décrit par un schéma conceptuel – indique quelles sont les données stockées et quelles sont leurs relations indépendamment de l’implantation physique • Niveau externe ou vue : – propre à chaque groupe d’utilisateurs – décrit par un ou plusieurs schémas externes 9 Chap. I - Introduction ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Instances et schéma • Instances de base de données : – données de la base à un instant donné – manipulées par un langage de manipulation de données (DML - Data Manipulation Language) • Schéma de base de données : – description de la structure des données – ensemble de définitions exprimées en langage de description de données (DDL - Data Definition Language) 10 Chap. I - Introduction 9 10 6 ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Petit historique • 1960 : systèmes de gestion de fichiers • 1970 : début des SGBD réseaux et hiérarchiques proches des systèmes de gestion de fichiers pas d’interrogation sans savoir où est l'information recherchée ("navigation") et sans écrire de programmes • 1970 : papier fondateur de CODD sur la théorie des relations fondement de la théorie des bases de données relationnelles INGRES à Berkeley - langage QUEL System R IBM à San Jose, Ca. - langages SEQUEL et QBE • 1980 : Apparition des SGBD relationnels sur le marché (Oracle, Ingres, Informix, Sybase, DB2 …) • 1990 : début des SBGD orientés objet (Gemstone, O2, Orion, Objectstore, Versant, Matisse...). • Aujourd’hui : relationnel-objet, semi-structuré, multimédia ... • cf . http://www.universcience.tv/video-l-histoire-des-bases-de-donnees- 15255.html 11 Chap. I - Introduction ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Chap II - Modèle relationnel • Domaine : ensemble de valeurs caractérisé par un nom • Relation : sous-ensemble du produit cartésien d'une liste de domaines caractérisé par un nom unique – représentée sous forme de table à deux dimensions – colonne = un domaine du produit cartésien – un même domaine peut apparaître plusieurs fois – ensemble de nuplets sans doublon • Attribut : une colonne dans une relation – caractérisé par un nom et dont les valeurs appartiennent à un domaine – les valeurs sont atomiques • Nuplet : une ligne d'une relation – suite de valeurs d'attribut décrivant une entité/instance de classe – les nuplets d'une relation sont tous différents 12 11 12 7 ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Exemple de relation 13 Chap. II - Modèle relationnel Nom d’attribut Nuplets ou tuples La relation Enseignant NSS Nom Prénom Fonction 273… Manouvrier Maude MCF … … Dans une relation : ▪Pas de doublon ▪Pas deux attributs de même nom ! ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Instances et schéma • Instances de base de données : les nuplets (les valeurs) contenus dans la base à un instant donné • Schéma de base de données : – ensemble de schémas de relation – modélisation logique de la base de données à l’aide du modèle relationnel • Schéma de relation : liste d’attributs et leurs domaines 14 Chap. II - Modèle relationnel 13 14 8 15 ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Chap. II – Modèle relationnel Attribut (ou ensemble d’attributs) permettant d’identifier de manière unique les nuplets de la relation Clé Exemples : ▪L’attribut ISBN pour une relation Livre ▪L’attribut NuméroImmatriculation pour une relation Voiture ▪L’attribut NuméroCarte pour une relation Emprunteur Par défaut : Création d’un attribut numérique s’incrémentant automatiquement ! Une clé est unique (pas deux fois la même valeur) et a forcément une valeur (pas de valeur null) Clé artificielle (surrogate key) ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Intégrité structurelle • Unicité des clés – ensemble minimal d'attributs dont la connaissance des valeurs permet d'identifier un nuplet unique de la relation considérée – R a pour clé K si : t1, t2 nuplets d’une instance de R t1.K t2.K – Clé primaire de R : une clé minimale parmi toutes les clés minimales possibles de R • Contraintes d’intégrité référentielle Contrainte d'intégrité portant sur une relation R et imposant à la valeur d'une suite d'attributs d'apparaître comme valeur de clé dans une autre relation 16 Chap. II - Modèle relationnel 15 16 9 ©Maude Manouvrier - Univ. Paris Dauphine Clé / Clé minimale 17 Chap. II - Modèle relationnel Personne (PersonneID, NSS, Nom, Prénom, Adresse) Clés primaires possibles : PersonneID ou NSS Clés non minimales : PersonneID + d’autres att. ou NSS + d’autres att. Voiture (Immatriculation, Marque, Puissance, Type, Année, ProprioID ) uploads/Management/ coursbdrelationnelles-l3.pdf