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COURS = Initiation aux bases de donnes (Chapitre_2) - VERSION: 1.0 (M.A.J: 26/11/2017)
- AUTEUR(s): Bernard GIACOMONI
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II.GENERALITES SUR LES BASES DE DONNEES

II.1.DEFINITIONS:


II.1.1.SYSTMES D'INFORMATION:

Le SYSTME D'INFORMATION d'un organisme quelconque (entreprise, administration, etc.) peut tre divis en deux composants distincts:
  • L'ORGANISATION HUMAINE, qui rassemble tous les collaborateurs de cet organisme qui contribuent au recueil, la prsentation, la prservation, l'laboration, au traitement et la diffusion interne et externe des informations utiles au fonctionnement de cet organisme ou engendres par son activit;
  • Le SYSTME INFORMATIQUE, qui offre ces collaborateurs les outils informatiques dont ils ont besoin pour assurer les missions nonces ci-dessus.


II.1.2.SYSTMES INFORMATIQUES:

Il s'agit d'un ensemble de moyens informatiques (postes de travail, serveurs, moyens d'impression, moyens de communication, logiciels, etc.). Ces diffrents composants matriels sont toujours connects entre eux au moyen d'un ou plusieurs RSEAUX INFORMATIQUES. Ce RESEAU (ou cet ensemble de rseaux) constitue le COMPOSANT MATRIEL CENTRAL de tout systme informatique.
Le systme informatique permet aux collaborateurs, par l'intermdiaire de POSTES DE TRAVAIL INFORMATIQUES:
  • D'une part d'accder aux donnes ou aux services informatiques dont ils ont besoin pour raliser leur tche;
  • D'autre part, de sauvegarder les rsultats de leurs travaux ou de les mettre disposition des autres collaborateurs ou des organismes collaborant avec le leur.
L'ensemble des TRAITEMENTS INFORMATIQUES supports par le systme informatique utilise une BASE DE DONNES (ou un ensemble des bases de donnes), qui stocke les donnes RMANENTES utilises ou produites par l'organisme. Ces donnes constituent un PATRIMOINE IMMATRIEL indispensable au fonctionnement de l'organisme. C'est une partie de son capital, qu'il convient de protger de la destruction (perte d'informations non sauvegardes), de la corruption (erreurs de saisie, intrusions malveillantes, etc.) et du piratage (vol de donnes protges).

REMARQUE: en informatique, une donne est dite rmanente lorsqu'elle garde une pertinence aprs la fin du processus qui l'a cre (pour un site web, il s'agit des donnes qui doivent tre conserves lorsqu'on quitte une page web).
Un exemple de donnes rmanentes est le couple (identificateur, mot de passe) d'un client d'un site marchand: les donnes "identificateur" et "mot de passe" doivent bien videmment tre conserves aprs la fin du processus de cration du compte et au moins jusqu' la destruction du compte client.

C'est cet aspect stratgique qui justifie le recours des SYSTMES DE GESTION DE BASES DE DONNES FIABILISS, STANDARDISS et SCURISS pour stocker, grer et utiliser ces donnes. Ces SGBD sont des PROGICIELS indpendants des applications utilisatrices.


II.1.3.BASES DE DONNES:

Une Base de Donnes (BD) est un ensemble de donnes STRUCTURES et ORGANISES ENTRE ELLES de faon logique. Les quatre principales caractristiques que cette organisation doit possder sont:
  • L'UNICIT des donnes: une donne ne doit figurer qu'une seule fois dans la BD;
  • L'ABSENCE DAMBIGUT entre les donnes constituant la BD: chaque donne doit pouvoir tre repre sans risque de confusion avec une autre donne de la BD;
  • La COHRENCE des donnes entre elles: la valeur d'une donne de la BD ne peut tre en contradiction avec la valeur d'une autre donne de la BD;
  • L'INTGRIT des donnes (Une donne ne peut tre altre que par l'intervention VOLONTAIRE d'utilisateur habilits le faire).

II.1.4.SYSTEMES DE GESTION DE BASES DE DONNES:

Un SYSTME DE GESTION DE BASES DE DONNES (SGBD) est un PROGICIEL qui permet de grer et d'utiliser des bases de donnes, c'est dire:
  • CRER une base de donnes;
  • ADMINISTRERsa structure interne et son contenu;
  • La DTRUIRE;
  • Donner aux utilisateurs la possibilit d'en EXTRAIRE ou d'y INSRER des INFORMATIONS;

SCHMA DE PRINCIPE D'UN SGBD:

Menu de commande de l'animations

Schma de principe d'un SGBD
COMMENTAIRES:
  • Un Systme de Gestion de Bases de Donnes (SGBD) est un PROGICIEL qui permet de grer des BASES DE DONNES stockes sur un support de masse (ici, un disque dur);
  • Une Base de Donnes se prsente sous la forme d'un certain nombre de fichiers structurs et organiss reprsentant la structure et le contenu de celle-ci;
  • Les applications utilisatrices communiquent avec le SGBD par l'intermdiaire d'une bibliothque de fonctions appele A.P.I (Application Programming Interface);
  • Le SGBD se charge d'interprter les messages (REQUTES) envoys par les logiciels UTILISATEURS via l'A.P.I et de raliser dans la BD les actions correspondantes ces requtes. Celles-ci peuvent concerner la gestion de la structure de la BD, la mise jour de son contenu ou l'extraction de donnes de cette BD;
  • Le SGBD se charge de tous les problmes inhrents l'accs physique aux fichiers constituant la base de donnes;
  • Le SGBD se charge galement de transmettre aux UTILISATEURS les comptes-rendus des actions effectues (par exemple, les donnes extraites par une requte de lecture de la BD).


II.2.REPRSENTATION PHYSIQUE ET PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT:


Physiquement, une BASE DE DONNES se prsente comme un GROUPE DE FICHIERS renfermant des informations. Cependant, une base de donnes se diffrencie d'un groupe de fichiers indpendants les uns des autres (fichiers dits "A PLAT") par les caractristiques suivantes:
  • Les donnes contenues dans un fichier donn de la BD sont relies entre elles et celles des autres fichiers par des RELATIONS LOGIQUES (Organisation STRUCTURE);
  • Une donne ne doit tre dclare qu'une seule fois et dans un seul fichier de la BD, ceci vitant les redondances et les incohrences (UNICIT des donnes);
  • Chacune des donnes figurant dans les fichiers de la BD doit pouvoir tre identifie SANS AMBIGUT;
  • Une donne contenue dans l'un quelconque des fichiers de la BD ne peut en aucun cas crer une contradiction avec une autre donne de la BD (c'est le critre de COHRENCE).
  • Une donne quelconque de la BD ne peut faire rfrence une autre donne qui ne figurerait pas dans les fichiers de la BD (Critre dINTGRIT).

DIFFRENCES ENTRE FICHIERS A PLAT ET BASES DE DONNES:

Menu de commande de l'animations

Diffrence entre fichiers  plat et bases de donnes

COMMENTAIRES:

La gauche du schma reprsente deux fichier non grs par une base de donnes (fichiers " plat"):
  • L'un stocke les informations relatives aux commandes effectues par les clients;
  • L'autre reprsente le fichier des clients;
  • On s'aperoit que certaines informations relatives une commande sont galement prsentes dans le fichier des clients;
  • Ici, par exemple, l'adresse de chaque client est systmatiquement rpte dans les deux fichiers;
  • Ceci entrane entrane videmment un risque d'incohrence:
  • Ici, par exemple, la donne adresse du client n2 (en rouge) est prsente dans les deux fichiers mais n'a pas la mme valeur dans ces deux fichiers;
La droite du schma reprsente deux fichiers d'une base de donnes:
  • Le fichier de gauche stocke comme prcdemment les informations relatives aux commandes effectues par les clients;
  • Le fichier de droite stocke comme prcdemment les informations relatives aux clients;
  • La diffrence avec le systme de fichiers plat rside dans le fait que le fichier commande ne contient pas ici de donnes client: il ne contient qu'une RFRENCE aux donnes clients stockes par le fichier clients;
  • De ce fait, il ne peut plus y avoir de contradiction sur la valeur d'une donne, ni de confusion sur sa nature;
  • Cette rfrence se fait par un mcanisme de POINTEURS grs par la base de donnes. Ces pointeurs sont appels Clefs primaires ou Index
  • Ce sont ces pointeurs qui matrialisent les relations logiques entre les fichiers.


II.3.DIFFRENTS TYPES DE BASES DE DONNES:


II.3.1.BASES DE DONNES HIRARCHIQUES:

Les bases de donnes HIRARCHIQUES organisent les donnes suivant une structure ARBORESCENTE: chaque donne une donne MRE (et une seule) et des donnes FILLES (par exemple, le systme de fichiers de Window ou la classification des espces animales):
Base de donnes hirarchique
Les bases de donnes HIERARCHIQUES dfinissent des PARCOURS FIXES PRDFINIS entre les entits qui les composent. On dit qu'elles sont NAVIGATIONNELLES. Ce type de bases de donnes est actuellement pratiquement abandonn en informatique pour grer des donnes en constante volution comme peuvent l'tre, par exemple, les donnes "clients", "produits" ou "commandes" d'une application commerciale.

II.3.2.BASES DE DONNES RSEAUX:

Les bases de donnes RESEAU dfinissent galement des PARCOURS FIXES dfinis par des liens entre les entits qui les composent:
Base de donnes rseaux
Ce type de base de donnes a connu des applications importantes dans les dernires dcnies du XXeme sicle, supportes essentiellement par le langage CODASYL. Cependant, ces applications ont dclin depuis au profit des bases de donnes dites "relationnelles", beaucoup plus souples d'emploi.

II.3.3.BASES DE DONNES RELATIONNELLES:

Contrairement aux prcdentes, les bases de donnes RELATIONNELLES permettent de dfinir ou redfinir dynamiquement les relations existant entre les entits. Un modle RELATIONNEL permet de parcourir la structure des donnes en empruntant des chemins non prdfinis, constitus en dynamique par des REQUTES. Celles-ci sont associes des LANGAGES DE REQUTES qui permettent de manipuler des objets informatiques appels TABLES (tableaux de donnes). Dans ce modle, ces tables peuvent reprsenter deux sortes d'objets conceptuels appels ENTITS et RELATIONS suivant le schma ci-dessous:
Base de donnes relationnelles
Le MODLE RELATIONNEL est actuellement (annes 2010) le plus utilis.

II.3.4.BASES DE DONNES OBJETS:

LES BASES DE DONNES OBJETS sont des volutions des bases de donnes relationnelles destines traiter des donnes complexes comme on peut en rencontrer dans certains domaines d'activits.
En effet, les diffrents S.G.B.D dvelopps dans les annes 1980 et 1990 traitaient exclusivement des donnes SCALAIRES, une seule dimension (nombres entiers, nombres rels, etc.), des chanes de caractres ou des donnes logiques (files de bits). Or, certaines applications spciales, comme les applications gographiques (cartographie, 3D, GPS, etc.), travaillent essentiellement sur des donnes VECTORIELLES. Ces applications pourraient se contenter de bases de donnes "scalaires", mais leurs performances en seraient beaucoup diminues. De ce fait, la plupart des diteurs de bases de donnes ont progressivement ajout leurs produits la possibilit de grer de telles donnes complexes (en gnral, ces ajouts se font par la dfinition de donnes du type "tableaux de donnes").
Les bases de donnes prenant en compte ces donnes complexes sont appeles BASES DE DONNES OBJETS. Il peut s'agir soit de bases de donnes classiques munies d'extensions adquates (MySQL, ORACLE, postgre, etc.), soit de produits spcifiques comme POSTGIS.


II.4.MODLES D'ANALYSE DES BASES DE DONNES RELATIONNELLES:


II.4.1.GENERALITS:

Une base de donnes RELATIONNELLE peut tre dcrite selon trois niveaux d'analyse:
  • Le MODLE CONCEPTUEL (MCD);
  • LE MODLE LOGIQUE (MLD);
  • LE MODLE PHYSIQUE (MPD).
Ces trois niveaux d'analyse ont t formalise l'origine par la methode MERISE, spcialise dans l'analyse, la conception et la ralisation de SYSTMES D'INFORMATIONS: leur porte dpasse donc la simple conception de bases de donnes informatiques.

II.4.2.LE MODLE CONCEPTUEL DES DONNES (MCD):

Le MODLE CONCEPTUEL DES DONNES (MCD) a pour but d'laborer une reprsentation du SYSTEME D'INFORMATION auquel la BD appartient la fois rigoureuse et facilement comprhensible au niveau de l'UTILISATEUR. Le systme d'information est dcrit l'aide de concepts appels ENTITES et ASSOCIATIONS:
  • Les ENTITES dfinies reprsentent les donnes manipules par systme;
  • Les ASSOCIATIONS reprsentent les relations existant entre ces entits. Ces relations peuvent tre cres, modifies et dtruites dynamiquement.

II.4.3.LE MODLE LOGIQUE DES DONNES (MLD):

Le MODLE LOGIQUE DES DONNES (MLD) a pour but de dcrire la structure logique des donnes. Par rapport au niveau CONCEPTUEL, le TYPE de donnes est prcis ce niveau. De ce fait, le modle logique dpend du type de base de donnes utilis. En revanche, il est INDPENDANT DU LANGAGE DE PROGRAMMATION qui pourra tre utilis par le niveau physique. Le modle logique dcrit les entits et les association sous la formes de TABLES (Tableaux m lignes et n colonnes).

II.4.4.LE MODLE PHYSIQUE DES DONNES (MPD):

Le MODLE PHYSIQUE DES DONNEES (MPD) est reprsent par l'implmentation du modle logique dans le SGBD choisi. Il s'agit donc de la traduction du modle logique en langage de programmation (nous verrons plus loin que ce langage est constitu de REQUTES adresses au SGBD.
REMARQUE:
Ces trois niveaux correspondent sensiblement aux trois phases classiques de la gestion technique de projets logiciels:
  • MODELE CONCEPTUEL <=> Spcification du BESOIN;
  • MODELE LOGIQUE <=> Conception Prliminaire;
  • MODELE PHYSIQUE <=> Conception dtaille.




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