Le Modèle Entité-Association (et UML) et les Bases de Données Relationnelles

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1 Le Modèle Entité-ssociation (et UML) et les ases de Données Relationnelles Didier DONSEZ Université Joseph Fourier PolyTech Grenoble - LIG/DELE [email protected] [email protected]

2 2 Motivations Modèle Entité/ssociation (Entity/Relationship) point de départ aux MCD de breuses méthodes Merise, OMT, UML, extension objet (héritage) Modèle Relationnel modèle de base pour les SGDs relationnels >70 % des applications SI théorie de la normalisation suppression des redondances mais il faut déterminer toutes les dépendances fonctionnelles Transformation E/ vers le Relationnel

3 Modèle Entité-ssociation E/ [Chen76] Entity-Relationship Model E/R 3 Concepts de ase Type d Entité (Entity Set) Type d ssociation (Relationship Set) ttribut (ttribute) Clé (Key) Etudiant Suivre Cours numss adresse année code titre heures ase pour de breux autres méthodologies Merise, OMT, ooch,, Diagramme de classes UML (1 & 2) Etudiant numss adresse 0..n Suivre année 0..n Cours code titre heure

4 4 Les Clés Une entité a une et une seule clé même si plusieurs clés sont candidates les attributs clé sont soulignés Cours Cours formation intitulé salle heure formation intitulé salle heure

5 5 Choisir une Clé Naturelle (Natural) ttribut seul ou composition d attributs doit toujours être renseigné (NOT NULL) Remarque : ttribut clé représentant une composition ISN : numéro intl d éditeur + numéro d ouvrage GENCOD, EN, SKU : numéro intl de fabricant + numéro de produit clé d une entité faible rtificielle (Surrogate) introduction d un attribut artificiel n appartenant pas au système décrit. performance en comparaison compacité du stockage souvent employé pour les bases décisionnelles

6 Cardinalités des ssocations Multiplicity of Relationships 6 Many-to-many N-M 0,n - 0,n Many-to-one N-1 0,n - 0,1 One-to-one 1-1 0,1-0,1 E/ UML 0..n R R R 0..n 0..n

7 ssociativité Many-to-One 7 Etudiants Encadrant de Stage Enseignants Se lit : «Un étudiant est encadré que par un enseignant» Se lit : «Un enseignant encadre plusieurs étudiants»

8 8 ssociation n-ire Plusieurs entités peuvent participer à la même associations Exemple d un association ternaire Etudiants Enseigne TDs numss adresse ssistants numemp bureau codcours titre coef

9 Modèle Entité-ssociation Entity-Relationship Model 9 Etudiants Suivre Cours année Etudiants Suivre Cours nnée année

10 Rôles dans une association 10 Rôles asymétrique / symétrique Couple mi époux épouse 1 2 Personne Personne époux Joseph Sanson épouse Marie Dalida Pierre Paul 1 2 Paul Jean

11 Les Entités Faibles (Weak Entity) 11 Parfois, un attribut de la clé d une entité (dite faible) provient d une autre entité Exemple Machines Produit Instance de Modèle fabriquer Marque nserie Remarque Certains attributs clés sont composés et forme la clé d une entité faible ISN, GENCOD, EN, SKU, IN, code

12 13 Transformation E/ vers Relationnel ut Implantation du modèle E/ sur un SGD réel Méthode transformation des associations n-aires en associations binaires 1 entité = 1 relation 1 association = dépendant de sa cardinalité Cas de navigation restriente Employé nemp sal appartient > 1..n 1 Service adr

13 Cas général : ssociation Many-to-Many 14 R 0..n 0..n ka aa cc kb bb ka aa cc kb bb Many-to-Many N-M ka aa R ka kb cc... kb bb create table ( ka, aa, primary key(ka) ) create table R ( ka, kb, cc, primary key(ka,kb), foreign key (ka) references, foreign key (kb) references ) create table ( kb, bb, primary key(kb) )

14 Cas d une ssociation Many-to-One 15 R 0..n 0..1 Coût des jointures! ka aa cc kb bb ka aa cc kb bb ka aa R ka kb cc kb bb Many-to-One N-1 ka aa kb cc... kb bb create table ( ka, kb, aa, cc, primary key(ka), foreign key (kb) references check(cc IS NULL OR kb IS NOT NULL) ) create table ( kb, bb, primary key(kb) )

15 Cas d une ssociation One-to-One 16 Coût des jointures! One-to-One 1-1 ka aa ka aa kb... R R ka kb cc... ka aa cc kb bb cc... ka aa kb bb kb bb cc kb bb ka aa kb bb ka cc

16 17 Cas d une ssociation avec des Rôles rôle 2 rôle1 R ka aa cc ka aa create table ( ka, aa, primary key(ka) ) R krole1... krole2... cc... create table R ( krole1, krole2, cc, primary key(krole1, krole2), foreign key (krole1) references, foreign key (krole2) references ) Rôle symétrique et One-To-One quel est le danger de cette modélisation? ka aa krole2... cc... Rôle Symétrique et One-to-One

17 18 Cas de l entité faible (Weak Entity) R ka aa cc kb bb ka aa 0..n 0..1 cc kb bb ka aa kb cc kb bb create table ( ka, kb, aa, cc, primary key(ka,kb), - - différent du cas N-to-1 foreign key (kb) references ) Cas de l aggrégation en UML create table ( kb, bb, primary key(kb) )

18 19 Cas de navigation restreinte La navigation est unidirectionnelle Exemple adr Hotel Héberge Client adr

19 Exercices de transformation E/ vers Relationnel 20 Exercice 1 transformez les cas de l entité faible avec 3 tables,, R Exercice 2 transformez le schéma suivant attention à l ordre des s Domaines Domaines Primaires

20 Exercices de transformation E/ vers Relationnel 21 Exercice 3 transformez le schéma suivant #client Client Préfère Date date Produit R Modèle #serie sav #mod design R cc #mar Marque

21 23 Le Cas des Sous Entités (i) Employé Cadre Empl Cadre nemp sal prime nemp sal prime 1 - Separation Emp nemp Dupond Durant sal Cadre nemp 200 prime Cadre.nemp est une clé étrangère sur Emp 2 - Push down Emp nemp 100 Dupond sal 5000 Cadre nemp 200 Durant CI : {Emp.nemp} {Cadre.emp} = sal prime 10000

22 Le Cas des Sous Entités (ii) 25 Employé nemp sal Cadre prime Empl nemp sal Cadre prime 3 - Push Up Emp nemp Dupond Durant sal prime NULL 10000

23 Le Cas des Sous Entités (iii) 27 Inconvénients 1 Jointure pour reconstituer Cadre 2 Union pour reconstituer Employé 3 Pas de distinction entre un Employée et un Cadre avec une prime NULL en général, pas d abstraction dans les Traitements

24 mélioration du Cas 3 - Push Up 28 Employé nemp sal Cadre prime Empl nemp sal Cadre prime 4 Emp typemp EMP CD nemp Dupond Durant sal prime NULL Emp typemp EMP CD 5 Emp typemp EMP CD nemp Emp.typemp est une clé étrangère CI : Emp.typemp =EMP prime=null Dupond Durant sal prime NULL Domaine typemp, CD typeemp IN (EMP,CD) CI : Emp.typemp =EMP prime=null

25 Entité bstraite 30 Employé : entité abstraite (notion dans Java, C#, C++, UML,...) pas de tuple (instance) Employé Employé Cadre prime nemp sal Ouvrier equipe Emp typemp OUV CD nemp Dupond Durant sal prime NULL equipe Nuit NULL Domaine typemp CD typeemp IN (OUV,CD) CI : Emp.typemp!=CD prime=null CI : Emp.typemp!=OUV equipe=null

26 Transformation E/ vers Relationnel L évolution de Schéma 32 Inconvénients jout d une sous entité Dirigeant Employé Cadre Dirigeant nemp sal prime Impacts sur le schéma sur les contraintes d intégrité sur les contraintes de domaines sur les traitements Solution : l Objet-Relationnel ou l Objet Pur Département

27 Transformation E/ vers l Objet-Relationnel 33 ut Implantation du modèle E/ sur un SGD Objet-Relationnel Fonctionnalités disponibles pour les Sous-Entités Héritage de Type et Héritage de Table pour les ssociations table indépendante ou collection imbriquée (tableau dimensionnable, table imbriquée) clé étrangère ou référence d objet breuses solutions [Soutou99] pp84,93,

28 34 Héritage Héritage de Table Mettre en correspondance les Sous-Entités avec des Sous Tables Héritage de Type Même problème que pour le relationnel pur Utilisation des sous types dans le Push-Down

29 Cas général : ssociation Many-to-Many (i) 35 R ka aa cc kb bb ka aa 0..n cc 0..n kb bb Many-to-Many N-M ka aa R ra rb cc... kb bb create type t as object ( ka, aa, ); create table of t ( primary key(ka) ); create table R ( ra REF(t), rb REF(t), cc, primary key(ra,rb), SCOPE FOR ra IS, SCOPE FOR rb IS ); create type t as object ( kb, bb, ); create table of t ( primary key(kb) );

30 Cas général : ssociation Many-to-Many (ii) 36 ttention à la mise à jour des listes de refs => risque d incohérence R ka aa kb bb ka aa 0..n 0..n kb bb Many-to-Many N-M ka aa {rbs} kb bb {ras} create type t as object; create type t as object( ka, aa, rbs varray(10) of REF(t), ); create table of t ( primary key(ka), ); create or replace type t as object ( kb, bb, ras varray(10) of REF(t), ); create table of t ( primary key(kb) );

31 Cas général : ssociation Many-to-Many (ii) En UML: sens unidirectionnel de navigation ( vers ) 37 ka aa kb bb Many-to-Many N-M ka aa kb bb {ras} create type t as object( ka, aa ); create table of t ( primary key(ka), ); create type t as object ( kb, bb, ras varray(10) of REF(t) ); create table of t ( primary key(kb) );

32 Cas général : ssociation One-To-One 38 R ka aa kb bb One-To-One 1,1 ka aa rb kb bb ra create type t as object; create type t as object ( ka, aa, rb REF(t) ); create table of t ( primary key(ka), SCOPE FOR rb IS ); create or replace type t as object ( kb, bb, ra REF(t) ); create table of t ( primary key(kb), SCOPE FOR ra IS );

33 ibliographie 39 Roger Mounyol, "Merise par l'exemple", Ed Ellispes, 1991, ISN Chris Date, "Introduction aux ases de Données", 6 ème édition, Ed Intl Thomson Publ. ISN , 970 pp Jeffrey D. Ullman, Jennifer Widom, " First Course in Database Systems", 1 ère édition, Ed. Prentice Hall Engineering, Science & Math, vril 1997, ISN , 470 pp. PPS Chen. The Entity-Relationship model toward a unified view of data. CM Transactions on Database Systems, March Michael laha, William Premerlani. Object-Oriented Modeling and Design for Database pplications, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, Christian Soutou, "Objet-Relationnel sous Oracle8, Modélisation avec UML", Ed Eyrolles, 1999, ISN décrit bien les alternatives de conception des associations avec l objet-relationnel et avec le relationnel Christian Soutou, "De UML à SQL : Conception de bases de données", Ed Eyrolles, 2002, ISN La mise à jour du précedent Using UML to Design Database pplications

34 nnexe : Zoo de méthodes 40 dépendances d après HDR ruel