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Bases de données Informatique Joëlle Delacroix et al. 480 pages Dunod, 2017 Le

Bases de données Informatique Joëlle Delacroix et al. 480 pages Dunod, 2017 Le langage R au quotidien - Traitement et analyse de données volumineuses Olivier Decourt 288 pages Dunod, 2018 Concepts, utilisation et développement Bases de données Jean-Luc Hainaut Professeur à la faculté d’informatique, directeur de recherche au centre PReCISE, université de Namur 3e édition 4e édition © Dunod, 2009, 2018 11 rue Paul Bert, 92240 Malakoff www.dunod.com ISBN 978-2-10-078460-8 Toutes les marques citées dans cet ouvrage sont des marques déposées par leurs propriétaires respectifs Grand éditeur de SGBD SQL observant avec ironie, condescendance mais aussi un appétit non dissimulé les efforts des SGBD dits NoSQL1. 1. Référence allégorique à la section 1.7.8. Linogravure, B. Hainaut, 2004 Dunod-2018-Hainaut.book Page 5 Thursday, May 24, 2018 11:55 AM Dunod-2018-Hainaut.book Page 6 Thursday, May 24, 2018 11:55 AM © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit. Table des matières AVANT-PROPOS 27 CHAPITRE 1 • MOTIVATION ET INTRODUCTION 33 1.1 Des données et des hommes 33 1.2 Une première approche des données 34 1.3 Utiliser une base de données 38 1.4 Premières conclusions 39 1.5 Les systèmes de gestion de bases de données 40 1.6 Les défis des bases de données d’aujourd’hui 41 1.7 Un peu d’histoire 42 1.7.1 Le modèle collectiviste : CODASYL DBTG 43 1.7.2 La pensée unique : IMS 44 1.7.3 La naissance du modèle relationnel 44 1.7.4 Apparition d’un nouvel acteur : l’utilisateur final 45 1.7.5 La guerre des modèles 45 1.7.6 La chute d’Icare 46 1.7.7 Le modèle relationnel : la suite de l’histoire 46 1.7.8 Cronos dévore ses enfants 47 PARTIE 1 CONCEPTS DES BASES DE DONNÉES CHAPITRE 2 • CONCEPTS DES BASES DE DONNÉES 49 2.1 Introduction 49 2.2 Tables, lignes et colonnes 50 2.3 La valeur null 51 Dunod-2018-Hainaut.book Page 7 Thursday, May 24, 2018 11:55 AM 8 Bases de données 2.4 Les identifiants 52 2.5 Les clés étrangères 53 2.6 Identifiants et clés étrangères facultatifs 54 2.7 Schéma et contenu d’une base de données 55 2.8 Représentation graphique d’un schéma 55 2.9 Un exemple de base de données 57 2.10 Modification et contraintes d’intégrité 58 2.10.1 Les colonnes obligatoires 58 2.10.2 Les contraintes d’unicité (identifiants) 60 2.10.3 Les contraintes référentielles (clés étrangères) 60 2.11 Redondances internes dans une table 62 2.11.1 Le phénomène de redondance interne 62 2.11.2 Normalisation par décomposition 63 2.12 Les structures physiques 65 2.13 Que retenir ? 66 2.14 Pour en savoir plus 67 2.15 Pratiquer les bases de données 67 2.16 Exercices 69 CHAPITRE 3 • MODÈLE RELATIONNEL ET NORMALISATION 71 3.1 Le phénomène de redondance interne 71 3.2 Le modèle relationnel de bases de données 72 3.2.1 Concepts de base 72 3.2.2 Opérateurs d’extraction de données 73 3.3 Identifiants 76 3.4 Dépendances fonctionnelles 77 3.4.1 Le phénomène de dépendance fonctionnelle 77 3.4.2 Un exemple plus complexe 78 3.4.3 Graphe ADF d’une relation (attributs et DF) 79 3.4.4 Propriétés des dépendances fonctionnelles 79 3.5 Contraintes d’inclusion et clés étrangères 82 3.6 Calcul des identifiants d’une relation 85 3.6.1 Relation entre identifiants et dépendances fonctionnelles 85 3.6.2 La relation possède un seul identifiant 86 3.6.3 La relation possède plusieurs identifiants 87 3.6.4 Rôle des attributs racines 88 3.7 Décomposition d’une relation 89 Dunod-2018-Hainaut.book Page 8 Thursday, May 24, 2018 11:55 AM Table des matières 9 © Dunod – La photocopie non autorisée est un délit. 3.8 Normalisation d’une relation 90 3.8.1 Réexamen du phénomène de redondance interne 91 3.8.2 Analyse du phénomène 91 3.8.3 Relation normalisée 92 3.8.4 Normalisation d’une relation 92 3.8.5 Normalisation d’un noyau irréductible 95 3.8.6 SGBD et dépendances fonctionnelles 97 3.9 Les relations non en 1re forme normale 97 3.10 Que retenir ? 100 3.11 Pour en savoir plus 102 3.12 Exercices 102 CHAPITRE 4 • ÉLÉMENTS DE TECHNOLOGIE DES BASES DE DONNÉES 105 4.1 Introduction 105 4.2 Les composants d’un ordinateur 106 4.3 Mémoire externe : le disque magnétique 107 4.3.1 Géométrie d’un disque 107 4.3.2 Lecture et écriture de données sur un disque 109 4.3.3 Optimisation : tampon d’échange et lecture anticipée 111 4.4 Les technologies alternatives 113 4.4.1 Les disques RAID 113 4.4.2 Les disques électroniques (SSD) 115 4.4.3 Les disques hybrides 117 4.4.4 Les mémoires à bande 117 4.4.5 Les machines de bases de données 118 4.5 Organisation d’un espace de stockage 120 4.5.1 Structure d’un fichier 120 4.5.2 Allocation d’espace à un fichier 121 4.5.3 Structure des enregistrements d’un fichier 121 4.5.4 Rangement des enregistrements dans un fichier 121 4.5.5 Le phénomène de fragmentation d’un fichier 123 4.5.6 Organisation des fichiers sur le support 124 4.6 Traitement séquentiel d’un fichier 124 4.6.1 Lecture séquentielle d’un fichier 125 4.6.2 Tri d’un fichier séquentiel 128 4.7 Les index 132 4.8 Organisation séquentielle indexée 134 4.8.1 Structure d’un fichier séquentiel indexé 134 4.8.2 Lecture et modification d’un fichier séquentiel indexé 135 Dunod-2018-Hainaut.book Page 9 Thursday, May 24, 2018 11:55 AM 10 Bases de données 4.8.3 Caractéristiques et performances d’un fichier séquentiel indexé 138 4.8.4 Étude de cas 145 4.9 Organisation calculée 146 4.9.1 Principes de l’accès calculé 146 4.9.2 Fonction de calcul d’adresse 147 4.9.3 Gestion des débordements 149 4.9.4 Caractéristiques et performances d’un fichier à accès calculé 150 4.9.5 Chargement et réorganisation d’un fichier à organisation calculée 153 4.9.6 Comparaison des deux techniques d’index primaires 154 4.10 Les index secondaires 154 4.10.1 Structure d’un index secondaire par listes de pointeurs 155 4.10.2 Performances d’un index secondaire par listes de pointeurs 156 4.10.3 Structure d’un index bitmap 159 4.10.4 Les index partiels 159 4.10.5 Les index sur expression 159 4.10.6 Les index secondaires augmentés 159 4.10.7 Disponibilité des techniques d’indexation primaires et secondaires 161 4.11 Accès par index ou recherche séquentielle ? 161 4.12 Quand créer un index ? 161 4.13 Les techniques d’agrégation (clustering) 162 4.13.1 Clustering index 163 4.13.2 Clusters 163 4.13.3 Performances des techniques d’agrégation 164 4.14 Stabilité des adresses 165 4.15 Un exemple : SQL Server 167 4.16 Compléments sur les fonctions de hachage 169 4.16.1 Le prédicteur à hachage (filtre de Bloom) 169 4.16.2 Hachage cryptographique (Secure hashing) 170 4.16.3 Notion d’identifiant universel (UUID) 171 4.17 Futurologie : un peu de poésie dans ce monde brutes ! 172 4.17.1 Les mémoires ADN 172 4.17.2 Les mémoires atomiques 173 4.17.3 Les bases de données quantiques 174 4.18 Que retenir ? 176 4.19 Pour en savoir plus 177 4.20 Exercices 177 Dunod-2018-Hainaut.book Page 10 Thursday, May 24, 2018 11:55 AM Table des matières 11 © Dunod – La photocopie non autorisée est un délit. CHAPITRE 5 • LES SYSTÈMES DE GESTION DE BASES DE DONNÉES 181 5.1 Introduction 181 5.2 Les fonctions des systèmes de gestion de bases de données 182 5.3 Architecture des SGBD 184 5.4 Les transactions 186 5.5 Régulation de la concurrence 188 5.5.1 Mise à jour perdue 189 5.5.2 Données instables 189 5.5.3 Régulation de la concurrence par verrouillage 190 5.5.4 Sérialisabilité et verrouillage en 2 phases (2PL) 191 5.5.5 Interblocage 191 5.5.6 Les niveaux d’isolation 192 5.6 Protection contre les accidents 193 5.6.1 Sauvegardes et journaux 193 5.6.2 Reprise à froid 194 5.6.3 Reprise à chaud 194 5.6.4 Les fichiers différentiels 195 5.7 Les bases de données distribuées 196 5.7.1 Un premier exemple 196 5.7.2 Les types de distribution 198 5.7.3 Partitionnement du réseau 199 5.7.4 Le commit en deux phases (2PC) 200 5.7.5 Distribution des traitements 200 5.8 Contrôle des accès 201 5.8.1 Les modèles de contrôle d’accès 201 5.8.2 Protection des données privées - Inférence statistique 202 5.9 Les bases de données in-memory 204 5.10 Le marché des SGBD relationnels 205 5.11 Pour en savoir plus 206 PARTIE 2 UTILISATION DES BASES DE DONNÉES CHAPITRE 6 • LE LANGAGE SQL DDL 207 6.1 Introduction 207 6.2 Le langage SQL DDL 208 6.3 Création d’un schéma 208 6.4 Les noms SQL 209 Dunod-2018-Hainaut.book Page 11 Thursday, May 24, 2018 11:55 AM 12 Bases de données 6.5 Création d’une table 209 6.6 Les colonnes et leurs types 209 6.7 Caractère obligatoire/facultatif d’une colonne 211 6.8 Les identifiants 212 6.9 Les clés étrangères 212 6.10 Forme synthétique des contraintes 215 6.11 Exemple complet 215 6.12 Suppression d’une table 216 6.13 Ajout, retrait et modification d’une colonne 216 6.14 Ajout et retrait d'une contrainte 216 6.15 Les structures physiques 217 6.16 Que retenir ? 218 6.17 Pour en savoir plus 218 CHAPITRE 7 • LE LANGAGE SQL DML (1) 219 7.1 Introduction 219 7.2 Requêtes élémentaires 221 7.2.1 Extraction simple 221 7.2.2 Extraction de lignes sélectionnées 222 7.2.3 Lignes dupliquées dans le résultat 223 7.2.4 Des conditions de sélection plus complexes 224 7.2.5 Expressions composées 226 7.3 Données extraites et données dérivées 227 7.3.1 Les fonctions SQL 227 7.3.2 Les registres du système 229 7.4 Ordre des lignes du résultat 230 7.5 Les fonctions agrégatives (ou statistiques) 231 7.6 Les sous-requêtes 233 7.6.1 Condition d’association par sous-requête 234 7.6.2 Sous-requête et clé étrangère composite 235 7.6.3 Attention aux conditions d’association négatives 235 7.6.4 Références multiples à une même table 237 7.7 Les quantificateurs ensemblistes 239 7.8 Exercices 241 Dunod-2018-Hainaut.book Page 12 Thursday, May 24, 2018 11:55 AM uploads/Science et Technologie/ feuilletage-436.pdf