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1 Introduction au Système de Gestion de Base de Données et aux Base de Données

1 Introduction au Système de Gestion de Base de Données et aux Base de Données Formation « Gestion des données scientifiques : stockage et consultation en utilisant des bases de données » 24 au 27 /06/08 Dernière modif. : 17/06/2008 Version : 1.0 Pages: 47 2 INTRODUCTION ......................................................................................................................................................... 4 I - INTRODUCTION AUX BASES DE DONNEES .................................................................................................................... 5 1.1 - Qu’est ce qu’une base de données .................................................................................................................... 5 1.2 – Système de Gestion de Base de Données .......................................................................................................... 5 1.2.1 Définition et principes de fonctionnement .................................................................................................. 5 1.2.2 Objectifs ...................................................................................................................................................... 5 1.2.3 Niveaux de description des données ANSI/SPARC .................................................................................... 6 1.3 Quelques SGBD connus et utilisés ...................................................................................................................... 7 1.4 PostgreSQL ......................................................................................................................................................... 7 II - SGBD RELATIONNEL ................................................................................................................................................. 8 2.1 - Introduction au modèle relationnel ................................................................................................................... 8 2.2 Éléments du modèle relationnel .......................................................................................................................... 9 2.3 Algèbre relationnelle ......................................................................................................................................... 10 2.3.1 Introduction ............................................................................................................................................... 10 2.3.2 Sélection .................................................................................................................................................... 10 2.3.3 Projection................................................................................................................................................... 11 2.3.4 Union ......................................................................................................................................................... 11 2.3.5 Intersection ................................................................................................................................................ 12 2.3.6 Différence .................................................................................................................................................. 12 2.3.7 Produit cartésien ........................................................................................................................................ 13 2.3.8 Jointure, theta-jointure, equi-jointure, jointure naturelle ........................................................................... 14 a) Jointure ...................................................................................................................................................... 14 b)Theta-jointure ............................................................................................................................................. 14 c) Equi-jointure .............................................................................................................................................. 14 d) Jointure naturelle ....................................................................................................................................... 15 2.3.9 Division ..................................................................................................................................................... 15 III – LANGAGE SQL ...................................................................................................................................................... 17 3.1 Introduction SQL ............................................................................................................................................... 17 3.2 Catégories d’instructions .................................................................................................................................. 17 3.2.1 Langage de définition de données ............................................................................................................. 17 3.2.2 Langage de manipulation de données ........................................................................................................ 17 3.2.3 Langage de protections d’accès ................................................................................................................. 18 3.2.4 Langage de contrôle de transaction ........................................................................................................... 18 3.2.5 SQL intégré ............................................................................................................................................... 18 3.3 Définir/créer une base – Langage de Définition des Données (LDD) .............................................................. 18 3.3.1 Introduction aux contraintes d’intégrité ..................................................................................................... 18 Contrainte d’intégrité de domaine ................................................................................................................. 18 Contrainte d’intégrité de table (ou de relation ou d’entité) ............................................................................ 18 Contrainte d’intégrité de référence ................................................................................................................ 19 3.3.2 Créer une table : CREATE TABLE .......................................................................................................... 19 Introduction ................................................................................................................................................... 19 Création simple .............................................................................................................................................. 19 Les types de données ..................................................................................................................................... 20 3.3.3 Contraintes d’intégrité .............................................................................................................................. 21 Syntaxe .......................................................................................................................................................... 21 Contraintes de colonne .................................................................................................................................. 21 Contraintes de table ....................................................................................................................................... 21 Complément sur les contraintes ..................................................................................................................... 22 3.3.4 Supprimer une table : DROP TABLE ...................................................................................................... 22 3.3.5 Modifier une table : ALTER TABLE ........................................................................................................ 23 Ajout ou modification de colonne ................................................................................................................. 23 Ajout d’une contrainte de table ...................................................................................................................... 23 Renommer une colonne ................................................................................................................................. 23 Renommer une table ...................................................................................................................................... 23 3.4 Modifier une base – Langage de manipulation de données (LMD) .................................................................. 23 3.4.1 Insertion de n-uplets : INSERT INTO ...................................................................................................... 23 3.4.2 Modification de n-uplets : UPDATE ........................................................................................................ 23 3.4.3 Suppression de n-uplets : DELETE .......................................................................................................... 24 3.5 Interroger une base – Langage de manipulation de données (LMD) : SELECT (1 ère partie) .......................... 25 3.5.1 Introduction à la commande SELECT ...................................................................................................... 25 Introduction ................................................................................................................................................... 25 3 Syntaxe simplifiée de la commande SELECT ............................................................................................... 25 Délimiteurs : apostrophes simples et doubles ................................................................................................ 25 3.5.2 Traduction des opérateurs de projection, sélection, produit cartésien et équi-jointure de l’algèbre relationnelle (1 ère partie) .................................................................................................................................. 26 Traduction de l’opérateur de projection ......................................................................................................... 26 Traduction de l’opérateur de sélection ........................................................................................................... 26 Traduction de l’opérateur de produit cartésien .............................................................................................. 26 Traduction de l’opérateur d’équi-jointure ...................................................................................................... 26 3.5.3 Syntaxe générale de la commande SELECT ............................................................................................ 27 3.5.4 La clause SELECT ................................................................................................................................... 27 Introduction ................................................................................................................................................... 27 L’opérateur étoile (*) ..................................................................................................................................... 28 Les opérateurs DISTINCT et ALL ................................................................................................................ 28 Les opérations mathématiques de base .......................................................................................................... 28 L’opérateur AS ............................................................................................................................................... 28 L’opérateur de concaténation ......................................................................................................................... 28 3.5.5 La clause FROM (1 ère partie) ................................................................................................................. 29 Comportement ............................................................................................................................................... 29 L’opérateur AS ............................................................................................................................................... 29 Sous-requête .................................................................................................................................................. 29 Les jointures .................................................................................................................................................. 29 3.5.6 La clause ORDER BY .............................................................................................................................. 30 3.5.7 La clause WHERE .................................................................................................................................... 30 Comportement ............................................................................................................................................... 30 Expression simple .......................................................................................................................................... 31 Prédicat simple .............................................................................................................................................. 31 Prédicat composé ........................................................................................................................................... 32 3.5.8 Les expressions régulières ........................................................................................................................ 32 Introduction ................................................................................................................................................... 32 Formalisme .................................................................................................................................................... 33 Exemples ....................................................................................................................................................... 34 3.6 Interroger une base – Langage de manipulation de données (LMD) : SELECT (2 ème partie) ...................... 36 3.6.1 La clause FROM (2 ème partie) : les jointures ......................................................................................... 36 Le produit cartésien ....................................................................................................................................... 36 Syntaxe générale des jointures ....................................................................................................................... 37 Définition de deux tables pour les exemples qui suivent ............................................................................... 38 Exemples de jointures internes ...................................................................................................................... 39 Exemples de jointures externes gauches ........................................................................................................ 40 Exemples de jointures externes droites .......................................................................................................... 40 Exemples de jointures externes bilatérales .................................................................................................... 41 3.6.2 Les clauses GROUP BY et HAVING et les fonctions d’agrégation ......................................................... 42 Notion de groupe ........................................................................................................................................... 42 Syntaxe .......................................................................................................................................................... 42 La clause GROUP BY ................................................................................................................................... 42 Les fonctions d’agrégation ............................................................................................................................ 42 Exemples ....................................................................................................................................................... 43 La clause HAVING ........................................................................................................................................ 44 Exemples ....................................................................................................................................................... 44 3.6.3 Opérateurs ensemblistes : UNION, INTERSECT et EXCEPT ................................................................ 45 3.6.4 Traduction des opérateurs d’union, d’intersection, de différence et de division de l’algèbre relationnelle (2 ème partie)...................................................................................................................................................... 45 Traduction de l’opérateur d’union ................................................................................................................. 45 Traduction de l’opérateur d’intersection ........................................................................................................ 45 Traduction de l’opérateur de différence ......................................................................................................... 45 Traduction de l’opérateur de division ............................................................................................................ 46 4 INTRODUCTION Aujourd’hui, la disponibilité de systèmes de gestion de base de données fiables permet aux organisations de toutes tailles de gérer des données efficacement, de déployer des applications utilisant ces données et de les stocker. Les bases de données sont actuellement au cœur du système d’information des entreprises. Les bases de données relationnelles constituent l’objet de ce cours. Ces bases sont conçues suivant le modèle relationnel, dont les fondations théoriques sont solides, et manipulées en utilisant l’algèbre relationnelle. Il s’agit, à ce jour, de la méthode la plus courante pour organiser et accéder à des ensembles de données. Cependant, il est difficile de modéliser un domaine directement sous une forme base de données relationnelle. Une modélisation intermédiaire est généralement indispensable. Le modèle entités- associations ou le diagramme des classes permettent une description naturelle du monde réel à partir des concepts d’entité et d’association ou classes/association. Après une courte introduction (chapitre 1), nous présenterons le modèle relationnel, le passage du modèle conceptuel au modèle relationnel et enfin l’algèbre relationnelle (chapitre 2). Le chapitre 3 est entièrement consacré au langage SQL (Structured Query Language) qui peut être considéré comme le langage d’accès normalisé aux bases de données relationnelles. Ce langage est supporté par la plupart des systèmes de gestion de bases de données commerciaux (comme Oracle) et du domaine libre (comme PostgreSQL). Nous détaillons dans ce chapitre les instructions du langage de définition de données et celles du langage de manipulation de données. Ce document a été réalisé à partir du support du cours « Base de Données et langage SQL » dispensé aux étudiants du département d’informatique de l’institut universitaire de technologie de Villetaneuse (http://laurent-audibert.developpez.com/Cours-BD/). 5 I - Introduction aux bases de données 1.1 - Qu’est ce qu’une base de données Une base de données (BD) est un ensemble structuré et organisé permettant le stockage de grandes quantités d’informations afin d'en faciliter l'exploitation (ajout, mise à jour, recherche de données). 1.2 – Système de Gestion de Base de Données 1.2.1 Définition et principes de fonctionnement Un système de gestion de base de données (SGBD) est un ensemble de programmes qui permet la gestion et l'accès à une base de données. Il héberge généralement plusieurs bases de données, qui sont destinées à des logiciels ou des thématiques différentes. On distingue couramment les SGBD classiques, dits SGBD relationnels (SGBD-R), des SGBD orientés objet (SGBD-O). En fait, un SGBD est caractérisé par le modèle de description des données qu’il supporte (relationnel, objet etc.). Les données sont décrites sous la forme de ce modèle, grâce à un Langage de Description des Données (LDD). Cette description est appelée schéma. Une fois la base de données spécifiée, on peut y insérer des données, les récupérer, les modifier et les détruire. Les données peuvent être manipulées non seulement par un Langage spécifique de Manipulation des Données (LMD) mais aussi par des langages de programmation classiques. Actuellement, la plupart des SGBD fonctionnent selon un mode client/serveur. Le serveur (sous entendu la machine qui stocke les données) reçoit des requêtes de plusieurs clients et ceci de manière concurrente. Le serveur analyse la requête, la traite et retourne le résultat au client. Quelque soit le modèle, un des problèmes fondamentaux à prendre en compte est la cohérence des données. Par exemple, dans un environnement où plusieurs utilisateurs peuvent accéder concurremment à une colonne d’une table par exemple pour la lire ou pour l’écrire, il faut s’accorder sur la politique d’écriture. Cette politique peut être : les lectures concurrentes sont autorisées mais dès qu’il y a une écriture dans une colonne, l’ensemble de la colonne est envoyée aux autres utilisateurs l’ayant lue pour qu’elle soit rafraîchie. 1.2.2 Objectifs Les principaux objectifs fixés aux SGBD afin de résoudre les problèmes causés par une gestion sous forme de fichiers à plat sont les suivants : • Indépendance physique : La façon dont les données sont définies doit être indépendante des structures de stockage utilisées. • Indépendance logique : Un même ensemble de données peut être vu différemment par des utilisateurs différents. Toutes ces visions personnelles des données doivent être intégrées dans une vision globale. • Accès aux données : L’accès aux données se fait par l’intermédiaire d’un Langage de Manipulation de Données (LMD). Il est crucial que uploads/Management/ formation-sgbd-cours-sgbd.pdf