Introduction aux bases de données relationnelles

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1 Formation «Gestion des données scientifiques : stockage et consultation en utilisant des ases de données» 24 au 27 /06/08 Introduction aux ases de données relationnelles Christine Tranchant-Dureuil UMR DIA-PC

2 Introduction Base de données : ensemle structuré et organisé permettant le stockage de grandes quantités d informations afin d'en faciliter l'exploitation (ajout, mise à jour, recherche de données). Système de Gestion de Base de Données (SGBD) : ensemle 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. Un SGBD est caractérise par un modèle de description des données. Utilisateurs - Mises à jour de la BD - Interrogations - Administration - Gestion des fichiers - Gestion de ases de données SGBD BD

3 SGBD : principaux ojectifs Indépendance physique : la façon dont les données sont définies doit être indépendante des structures de stockage utilisées Indépendance logique : un même ensemle de données peut être vu différemment par des utilisateurs différents. Toutes ces visions personnelles des données doivent être intégrées dans une vision gloale. Non redondance d information : afin d éviter les prolèmes lors des mises à jour, chaque donnée ne doit être présente qu une seule fois dans la ase Partage des données : interrogations et modifications «en même temps» dans un contexte multi-utilisateurs Sécurité et reprise sur panne

4 SGBD : niveau de description des données Niveau interne ou physique (le plus as) : définit comment 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 utilisateur décrit par un ou plusieurs schémas externes - permet une perception de tout ou partie de la ase par un groupe donné d utilisateurs, indépendamment des autres

5 Quelques SGBD connus et utilisés ACCESS : plate-forme Windows, mono-poste, licence commerciale SQL SERVER : plate-forme Windows, mode client/serveur, licence commerciale ORACLE : plate-formes Windows et Linux, mode client/serveur, licence commerciale SYBASE : plate-formes Windows et Linux, mode client/serveur, licence commerciale POSTGRESQL : plate-formes Windows et Linux, mode client/serveur, licence lire MYSQL : plate-formes Windows et Linux, mode client/serveur, licence lire Comparatif de SGBD :

6 Architecture client/serveur Client requête réponse Serveur Client Le client émet une requête vers le serveur grâce à son adresse IP et le port, qui désigne un service particulier du serveur Le serveur reçoit la demande et répond à l'aide de l'adresse de la machine cliente et son port

7 Modèle relationnel : quelques dates Papier fondateur de CODD sur la théorie des relations, fondement de la théorie des ases de données relationnelles Apparition des SGBDr sur le marché (Oracle, Ingres,Informix, Syase ) Standardisation du langage SQL (Structured Query Langage), qui étend l algère relationnelle Ojectifs du modèle relationnel proposer des schémas de données faciles à utiliser ; améliorer l indépendance logique et physique; mettre à la disposition des utilisateurs des langages de haut niveau ; optimiser les accès à la ase de données ; améliorer l intégrité et la confidentialité ; fournir une approche méthodologique dans la construction des schémas. Données organisées sous forme de tales à deux dimensions et manipulées par des opérateurs de l algère relationnelle ; Etat cohérent de la ase défini par un ensemle de contraintes d intégrité.

8 Schema relationnel Relation Equipe(Code, Nom) Code DIV DYN GEN Nom DIVA DYNADIV GENOCA Propriété (attriut, colonne, champ) et type - Indivisiilité : les données ne sont pas décomposales - Domaine unique : les attriuts ne peuvent prendre n importe quelle valeur (intervalle, type de données) - Ordre : l ordre des attriuts n a pas d importance 3 propriétés

9 Schema relationnel Relation Equipe(Code, Nom) Code DIV DYN GEN Nom DIVA DYNADIV GENOCA Propriété (attriut, colonne, champ) et type Tuple (n-uplet, ligne, enregistrement, record) - Ordre des tuples sans d importance - Unicité des tuples : il ne peut y avoir de tuples identiques => identifiant (ou clé) : un ou plusieurs attriuts permettent d identifier un enregistrement de la tale -- 2 propriétés

10 Schema relationnel Equipe (Code, Nom) Propriété Code Clé primaire Code DIV DYN GEN Nom DIVA DYNADIV GENOCA Clé étrangère (clé primaire provenant d une autre tale) Nom Prénom DateNaissa nce PERSONNE(Nom, Prenom, DateNaissance, #Code) Avec Personne (Code) Equipe (Code) Code Tremlay Joseph DIV Bouchard Marie DYN Girard Johanne GEN

11 Schema relationnel : contrainte de référence Contrainte d intégrité référentielle : toute valeur d une clé étrangère est égale à la valeur nulle ou à la valeur de la clé primaire à laquelle la clé étrangère se réfère Valeur nulle valeur conventionnelle introduite dans une relation pour représenter une information inconnue ou inapplicale tout attriut peut prendre une valeur nulle excepté les attriuts de la clé primaire (contrainte d entité) Contraintes de domaine : contrainte d'intégrité qui impose qu'une colonne d'une relation doit comporter des valeurs vérifiant une assertion logique

12 Algère relationnelle : définitions Ensemle d opérateurs qui s appliquent aux relations L algère relationnelle permet de faire des recherches dans les relations Résultat : nouvelle relation qui peut à son tour être manipulée Opérations de ase: sélection (noté σ), projection (π) Opérations ensemlistes: produit cartésien (x), jointures ( X ), union ( ), intersection ( ), différence ( ), division (/)

13 Algère relationnelle : opérateur de ase SELECTION sélection des nuplets satisfaisant un certain prédicat σ (Numéro 5) Personne Numéro Nom Prénom 5 Durand Caroline 1 Germain Stan 12 Dupont Lisa 3 Germain Rose-Marie Numéro Nom Prénom 5 Durand Caroline 12 Dupont Lisa

14 Algère relationnelle : opérateur de ase PROJECTION Elimination de certains attriuts d une relation Π (Nom) Personne Numéro Nom Prénom 5 Durand Caroline 1 Germain Stan 12 Dupont Lisa 3 Germain Rose-Marie Nom Durand Germain Dupont Germain

15 Algère relationnelle : opérateurs ensemlistes Soient R et S deux relations de même schéma : Union: T = R S Intersection: T = R S Différence: T=R-S Produit cartésien T=RxS différence ( ), division (/)

16 Algère relationnelle : opérateurs ensemlistes Union syntaxe : R S sémantique : réunit dans une même relation les tuples de R et de S R1 (A,B) A B a y z R1 R2 A B A a B R2 (A,B) A u B v y u z v y z

17 Algère relationnelle : opérateurs ensemlistes Intersection syntaxe : R S sémantique : sélectionne les tuples qui sont à la fois dans R et S R1 (A,B) A B a y z R1 R2 A B A y B z R2 (A,B) A B u v y z

18 Algère relationnelle : opérateurs ensemlistes Difference - syntaxe : R - S sémantique : sélectionne les tuples de R qui ne sont pas dans S R1 (A,B) A B a y z R1 R2 A B A a B R2 (A,B) A B u v y z

19 Algère relationnelle : opérateurs ensemlistes Produit cartésien x ut: construire toutes les cominaisons de tuples de deux relations syntaxe : R S Sémantique : tuple de R est cominé avec chaque tuple de S R (A,B) A B a C c n tuples S (C,D,E) C D E c d e a a a c m tuples RxS A B C D E a c d e a c d e a c d e c a c a c a c a a c c a a c c a a c n x m tuples

20 Algère relationnelle : opérateurs ensemlistes Division relation composée des n-uplets tels que le produit cartésien avec le diviseur soit un sous-ensemle de la relation dividende Participer Epreuve Participer % Epreuve Athlete Dupont Durand Nom 200 m 400 m Nom 200 m 400 m Athlete Dupont Dupont 400 m 110 m H Martin 110 m H Dupont 110 m H Martin 200 m

21 Algère relationnelle Jointure naturelle ut: créer toutes les cominaisons significatives entre tuples de deux relations significatives = portent la même valeur pour les attriuts de même domaine! précondition: les deux relations ont au moins un attriut de même domaine Produit cartésien suivi d une sélection R (A,B) S (B,C,D) A B B C D A B C D a c D a B c D C a a c B c d c d a c

22 Langage SQL langage normalisé de requête non procédural DDL : DATA DEFINITION LANGAGE CREATE DROP ALTER DML : DATA MANIPULATION LANGAGE INSERT DELETE UPDATE SELECT DCL : DATA CONTROL LANGAGE GRANT REVOKE

23 Langage SQL : DDL CREATE TABLE CREATE TABLE tale ( col1 type 1 [NOT NULL], col2 type2 [NOT NULL] ) Contraintes : CONSTRAINT nom_contrainte PRIMARY KEY (liste attriuts clé primaire) NOT NULL immédiatement après la déclaration de l attriut CHECK (condition) après la déclaration de l attriut UNIQUE après la déclaration de l attriut FOREIGN KEY (clé étrangère) REFERENCES nom_tale (liste-colonne)

24 Langage SQL : DDL CREATE TABLE Enseignant ( Enseignant_ID integer, Departement_ID integer NOT NULL, Nom varchar(25) NOT NULL, Prenom varchar(25) NOT NULL, Grade varchar(25) CONSTRAINT CK_Enseignant_Grade CHECK (Grade IN ('Vacataire', 'Moniteur','ATER', 'MCF ), CONSTRAINT PK_Enseignant PRIMARY KEY (Enseignant_ID), CONSTRAINT "FK_Enseignant_Departement_ID" FOREIGN KEY (Departement_ID) REFERENCES Departement (Departement_ID) ON UPDATE CASCADE ON DELETE CASCADE ); Contrainte de domaine Définition de la clé primaire Définition de la clé étrangère

25 Langage SQL : DDL ALTER TABLE ALTER TABLE tale ADD (col1 type1, col2 type2 ) MODIFY (col1 type1, col2 type2 ) DROP PRIMARY KEY DROP CONSTRAINT nom_contrainte DROP TABLE tale CREATE [UNIQUE] INDEX nom_index ON tale (col1,col )

26 Langage SQL : DML SELECT SELECT [DISTINCT] * FROM tale_1 [synonyme_1], tale_2 [synonyme_1], [WHERE prédicat_1 AND [ou OR] prédicat_2 ] SELECT [DISTINCT] exp_1 [AS nom_1], exp_2... SELECT [DISTINCT] exp_1 [AS nom_1], exp_2... FROM tale_1 [synonyme_1], tale_2 [synonyme_1], [WHERE prédicat_1 AND [ou OR] prédicat_2 ]

27 Langage SQL : DML SELECT SELECT Nom, Prénom FROM Etudiant WHERE Ville = Paris ; SELECT Nom, Prénom FROM Etudiant WHERE Ville = Paris AND Nom LIKE Du% ; SELECT Nom, Prénom FROM Etudiant WHERE Fax IS NULL; SELECT Intitulé, (NSeances*3) AS NHeures FROM Cours WHERE (NSeances*3) BETWEEN 24 AND 27 ; SELECT Nom, Prénom FROM Enseignant WHERE Département_ID IN ( INFO, MATH, ECO )

28 Langage SQL : DML PREDICAT DU WHERE exp1 = exp2 exp1!= exp2 exp1 > exp2 exp1 < exp2 exp1 <= exp2 exp1 >= exp2 exp1 BETWEEN exp2 AND exp3 exp1 LIKE exp2 exp1 IN (exp2, exp3, ) exp1 NOT IN (exp2, exp3, ) exp1 IS NULL exp1 IS NOT NULL SELECT Intitulé, FROM Cours WHERE NSeances <= ( SELECT AVG(NSeances) FROM Cours);

29 Langage SQL : DML Fonctions d agrégation Un groupe est un sous-ensemle de lignes d une tale ayant la même valeur pour un attriut. On peut effectuer des calculs statistiques COUNT, MIN, MAX, AVG, SUM, ORDER BY, GROUP BY SELECT COUNT(nom) FROM Etudiant ; SELECT AVG(Capacité), SUM(Capacité) FROM Salle ; SELECT Département_ID, Nom, Prénom FROM Enseignant ORDER BY Département_ID DESC, Nom, Prénom ; SELECT Département_ID, COUNT(Nom) FROM Enseignant GROUP BY Département_ID;

30 Langage SQL : DDL Jointure SELECT Nom, Prénom, Nom_Département FROM Enseignant E, Département D WHERE E.Département_ID = D.Département_ID ; Jointure externe : sous Oracle SELECT Nom, Prénom, Nom_Département FROM Enseignant E, Département D WHERE E.Département_ID = D.Département_ID (+); S il existe des enseignants attaché à aucun département, la valeur de Département_ID sera NULL. En SQL2 : [RIGHT LEFT FULL] OUTER JOIN

31 Langage SQL : DML Insertion INSERT INTO tale(col1, col2, coln) VALUES (val1, val2, valn) Suppression DELETE FROM tale WHERE prédicat Mise à jour UPDATE tale SET col1 = exp1, col2 = exp2 WHERE prédicat

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