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Chapitre 2: Schéma relationnel

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Base de données relationnelle.

Savoir distinguer la structure d'une base de données de son contenu.

Repérer des anomalies dans le schéma d'une base de données.

La structure est un ensemble de schémas relationnels qui respecte les contraintes du modèle relationnel.

Les anomalies peuvent être des redondances de données ou des anomalies d'insertion, de suppression, de mise à jour.

On privilégie la manipulation de données nombreuses et réalistes.

Lien vers le programme complet

Nous allons voir plus en détail ce que sont les bases de données relationnelles et mettre en évidence quelques anomalies qui peuvent être rencontrées.

Vocabulaire

Nous allons définir le vocabulaire de l'algèbre relationnelle inventée en 1970 par Edgar Frank Codd, et le mettre en relation avec le vocabulaire plus abordable des tableaux.

Relation

Dans le modèle relationnel, les données sont stockées dans des tables, aussi appelées relations.

L'illustration ci-dessus présente une relation appelée voiture.

Attribut

Le nom d'une colonne d'une relation est appelé attribut.

La relation voiture possède trois attributs: marque, couleur et plaque.

n-uplet

Un enregistrement (ligne) d'une relation est appelé n-uplet.

  • ID voiture, marque de la table voiture.
  • ID carburant, type de la table carburant.
Domaine

Le domaine d'un attribut est l'ensemble des valeurs qui peuvent être prises par cet attribut.

Une base de donnée sqlite il n'y a que cinq domaines de valeurs possibles:

  • NULL. La valeur est une valeur NULL.
  • INTEGER. La valeur est un entier signé, stocké dans 1, 2, 3, 4, 6 ou 8 octets en fonction de l'amplitude de la valeur.
  • REAL. La valeur est une valeur à virgule flottante, stockée sous forme de nombre à virgule flottante IEEE de 8 octets.
  • TEXT. La valeur est une chaîne de texte, stockée à l'aide du codage de la base de données (UTF-8, UTF-16BE ou UTF-16LE).
  • BLOB. La valeur est une donnée binaire brute, stocké exactement comme elle a été entrée.

Dans le SGBD MariaDB il y a beaucoup plus de types avec notamment des formats pour les dates (voir doc).

Pour résumer, le tableau suivant montre celui, rigoureux, issu de l'algèbre relationnelle et celui, plus vague, correspondant à la représentation par table. Les termes de chaque ligne seront considérés comme équivalents, mais on privilégiera les premiers qui sont plus précis.

Terme de l'algèbre relationnelle Terme de la représentation par table
Relation Table
n-uplet ligne
Nom d'attribut Nom de colonne
Valeur d'attribut Cellule
Domaine Type

[Philippe Rigaux sur sql.dbpedia.fr CC-BY-NC-SA]{.cite-source}

Clés primaire et secondaire

Clé primaire

Chaque ligne de la table doit comporter un attribut qui l'identifie de façon unique, on l'appelle la clé primaire.

  • Dans la table voiture l'attribut plaque pourrait constituer la clé primaire.
  • En s'inscrivant sur un site, on vous impose d'utiliser un identifiant unique pour créer votre ligne dans la base de données.
  • L'email d'un utilisateur peut servir de clé primaire, mais ce n'est pas conseillé.
 

On préférera utiliser une clé primaire complètement indépendante des données métier, afin de s'assurer que le champ est toujours rempli et n'évolue pas dans le temps.

Toutes les bases de données proposent des mécanismes prenant en charge une numérotation utilisable pour les clés primaires.

Clé secondaire

Une clé secondaire ou clé étrangère est une clé utilisée dans une table pour faire référence à un enregistrement d'une autre table.

L'ensemble constitué d'une clé primaire et d'une clé étrangère sert à établir des relations entre tables.

Contraintes d'intégrité

Les SGBD modernes permettent de garder les données conformes au modèle relationnel. Trois types de contraintes d'intégrité font partie intégrante du modèle de données relationnel:

  • L'intégrité de clé primaire: cette règle stipule que chaque table doit avoir une clé primaire et que la ou les colonnes choisies pour être la clé primaire doivent être uniques et non nulles.

Dans la table voiture essayez d'ajouter la troisième voiture avec l'ID 2, l'ajout sera refusé, car ID voiture a été déclaré comme clé primaire

  • L'intégrité référentielle est une situation dans laquelle pour chaque information d'une table A qui fait référence à une information d'une table B, l'information référencée existe dans la table B.

Si vous tentez de supprimer la ligne 2 de la table carburant, le SGBD vous le refusera en raison de sa présence dans la table des voitures à la ligne de la BMW.

Il est aussi impossible d'ajouter dans la table voitures un id carburant qui n'existe pas dans la relation carburant.

  • L'intégrité du domaine spécifie que toutes les colonnes d'une base de données relationnelle doivent être déclarées sur un domaine défini.

S'assurer qu'une valeur est bien un email, un numéro de téléphone ou un code postal.

Le support des types dans sqlite étant relativement limité, vous pouvez par exemple vérifier qu'on ne peut ajouter un id voiture qui ne soit pas un entier comme A par exemple.

Une fois la contrainte déclarée, le SGBD refusera toute modification du contenu de la base de données qui violerait une de ces règles et casserait l'intégrité.

 

Télécharger la base de données sqlite voitures.db à l'adresse suivante: https://apps.lyceum.fr/sqlite/dbs/voitures.db.

L'ouvrir dans sqliteBrowser et vérifier que les trois contraintes d'intégrité sont bien gérées par le SGBD sqlite.

Exemples d'anomalies

Nous allons montrer sur un l'exemple d'une base de donnée de DVD mal construite quels types d'anomalies peuvent apparaître.

exemple de table de DVDs

[Mirian Halfeld-Ferrari Université d'Orléans]{.cite-source}

Comme vous le voyez cette table est mal construite:

  • Les données sont redondantes: À chaque fois qu'un film apparaît, les valeurs pour le genre, length et rating apparaissent aussi.
  • Les attributs concernent à la fois le DVD et le film, il faudrait créer des tables séparées.

Maintenant, intéressons-nous aux anomalies qui pourraient se présenter:

  • Anomalie de mise à jour: Que se passe-t-il si le film Elisabeth est renommé Élisabeth pour satisfaire les clients francophones?
  • Anomalie d'insertion: Que se passe-t-il avec l'insertion du n-uplet : 〈102,1/1/99, Elisabeth, drama,110, PG13〉
  • Anomalie de suppression: Que se passe-t-il lors de la suppression du DVD numéro 123?

Comment concevoir une base de données bien structurée?

Une base de données bien structurée:

  • Économise de l'espace disque en éliminant les données redondantes.
  • Maintient l'exactitude et l'intégrité des données.
  • Fournit un accès facile aux données utiles.

Le processus de conception peut-être scindé comme suit:

  1. Analyse des besoins ou identification de l'objectif de votre base de données.
  2. Organisation des données en tableaux.
  3. Spécification des clés primaires et analyse des relations.

L'utilisation d'un diagramme relationnel aide à visualiser les relations entre les données.

Voici l'exemple de la base de données «Rock60» qui rassemble des données sur les albums de rock des années 60 ainsi que les musiciens et producteurs qui y ont participé.

Schéma relationnel de la base de données rock60

Outre l'utilisation de clés primaires et secondaires, on a ajouté des tables particulières qui permettent de relier deux tables lorsque qu'on a une relation dite N:N.

Une personne peut jouer dans plusieurs groupes et un groupe est constitué de plusieurs personnes.

La table Joue Dans permet d'exprimer cette relation en utilisant deux clés étrangères.

 

En étudiant le schéma ci-dessus:

  • Donner le nom de toutes les clés primaires.
  • Donner le nom de toutes les clés secondaires.
  • Donner le nom de toutes les tables exprimant les relations N:N comme la table Joue Dans.