Chapitre 2 : Conception de base de données relationnelle

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1 Chapitre 2 : Conception de base de données relationnelle

2 Le modèle entité-association 1. Les concepts de base 1.1 Introduction Avant que la base de données ne prenne une forme utilisable par le SGBD il faut bien passer par une étape très importante qui est la conception de cette BDD. Donc il faut représenter les objets et les liens entre les objets de la réalité. Et pour pouvoir atteindre cet objectif, il faut modéliser en utilisant bien sur un modèle. Le modèle Entité-Association est parmi les meilleurs modèles utilisés. E/A est l abréviation d Entité-Association, traduction de E/R (Entity-Relationship). Le modèle E/A est un modèle conceptuel conçu en 1976, aboutit par les travaux aux USA et en France. Il utilise une représentation graphique. De nombreuses méthodes de conception (ex. Merise) font appel aux principes d E/A. 1.2 Eléments du modèle Entité : objet de l univers du discours, c est un objet concret ou bien abstrait qui peut être reconnue distinctement Exemples : produit x coûte y DA chez le fournisseur T : il existe l entité produit x, l entité fournisseur T Le produit y est fourni par le fournisseur Z : Alors il existe 2 entités produit y, fournisseur Z Type d entité : Un Type-Entité désigne un ensemble d entités qui possèdent une sémantique et des propriétés communes.(un ensemble regroupe des entités de même nature :ie ayant une même description) Exemples : Type-Entité : élève constitué de élève1, élève 2, élève 3, Type-Entité :Produit constitué de produit x, produit y, Type-Entité :Fournisseur constitué de fournisseur z, fournisseur T, Produit Fournisseur 1

3 Remarques importantes : Au niveau du modèle E/A, Nous présenterons les Types-Entités et non pas les Entités. Par abus de langage on utilise le terme entité pour parler de type-entité, alors il faut faire attention!!! Association : est un lien sémantique entre plusieurs entités. Exemple : La voiture x appartient à la personne y Il y a un lien entre voiture x et personne y : appartient Type-Association : est un ensemble de relations qui possèdent les mêmes caractéristiques. Le Type-Association décrit un lien entre plusieurs Type-entités. Les associations de ce type-association lient des entités de ces types-entités. Un Type-association est représenté par plusieurs représentations graphiques assez similaires dans l ensemble comme : Dans la suite du cours nous utiliserons la forme «Ellipse». Cette forme est reliée par des segments ou pattes des Types-Entités Les pattes du types-association représentent le rôle que joue l entité correspondante dans la relation. Les rôles sont implicite et ne sont pas représentées sur le modèle sauf dans le cas des relations réflexives (voir I.3.4) L ensemble de participants d un Type-Association est appelé la collection de ce Type-Association 2

4 Exemple La dimension d un Type-Association est le nombre de Type-Entités contenu dans la collection. 1. Les clients commandent des produits. Dimension=2 2. Dimension=4 Les types-entités et Types-Associations sont détritent par un ensemble de propriétés ou attributs Attribut : Un attribut (propriété) est une caracteristiques associée à un Type-Entité ou à un Type- Association. Chaque attribut possède un domaine Exemple Nom et Prénom sont des chaînes de caractères 3

5 Date de naissance est une date Âge est un nombre entier Un attribut est une donnée élémentaire (exclure les attributs calculés ou derivés). Un Type-Entité et ses attributs doivent etre cohérents entre eux. L attribut prendra des valeurs (occurrences) dans son domaine. Exemple : L attribut Age peut prendre les valeurs 20,25, Identifiant ou clé : Un identifiant est une propriété qui nous permet de distinguer d une manière unique toutes les occurrences d une entité. Chaque Type-Entité possède au moins un identifiant, éventuellement avec d autres attributs. Etudiant Mat Nom Prénom La clé d un Type-Association est la concaténation des identifiants des Types-Entités liés à ce type-association. Cet identifiant n est pas mentionné sur le modèle, il est implicite. Exemple Etudiant Assiste Cours Mat Nom Prénom Code Libelle Coeff L identifiant de «Assiste» est : Mat, Code 4

6 1.2.7 Notion d'occurrence Les occurrences représentent les valeurs décrites par les types ou les classes. Nous avons alors des occurrences d'entité, d attribut ou d'association (valeurs correspondantes) 1.3 Les cardinalités Concept de cardinalité La cardinalité est un intervalle [min, max] d interventions d une entité du Type-Entité dans une Association du Type-Association. Exemple Etudiant Assiste Cours Mat Nom Prénom Code Libelle Coeff a : Cardinalité minimale b : cardinalité maximale La cardinalité minimale doit être inférieure ou égale à la cardinalité maximale L expression de la cardinalité sur chaque patte est obligatoire Une cardinalité minimale est toujours 0 ou 1 et une cardinalité maximale est toujours 1 ou n. Donc les cardinalités permises sont : 0,1 0, n 1,1 1, n Types de cardinalités (Discussion de chaque cas) 0,1 : Une occurrence du Type-Entité peut exister tout n étant pas impliquée dans aucune association et peut être impliquée dans au maximum une association. 5

7 0, n : Une occurrence du Type-Entité peut exister tout n étant pas impliquée dans aucune association et peut être impliquée dans plusieurs associations. 1,1 : Une occurrence du Type-Entité ne peut exister que si elle est impliquée dans au moins et au plus une association. 1, n : Une occurrence du Type-Entité ne peut exister que si elle est impliquée dans au moins une association Comment trouver la bonne cardinalité a. Interprétation d une association binaire : a,b c,d Pour trouver la bonne cardinalité il faut répondre aux questions suivantes : Un client quelconque peut ne pas commander aucun produit Si oui a=0 sinon a=1 Un client quelconque peut commander plusieurs produits Si oui b=n sinon b=1 De même pour trouver c et d : Un produit quelconque peut ne pas être commandé Si oui c=0 sinon c=1 Un produit quelconque peut être commandé par plusieurs clients Si oui d=n sinon d =1 6

8 b. Interprétation d une association Ternaire: L interprétation dans ce cas n est pas la même que pour l association binaire. On interprète le rôle de l entité par rapport au couple correspondant. Exemple a,b c,d e,f Pour trouver les différentes cardinalités, on répond aux questions suivantes : Un client quelconque peut-il n être associé à aucun couple (produit, fournisseur) par l association commande Si oui a=0 sinon a=1 Un client quelconque peut-il être associé à plus d un couple (produit, fournisseur) par l association commande Si oui b=n sinon b= Exercice d application : 1. Personne Morale Interpréter les cardinalités 1, n Possède 1, n Activité 2. Employé 1, n Exerce 1, n Fonction 3. Etudiant 0, 1 Participe 1, n Club sportif 7

9 4. Epoux Epouse 0,1 Epouse 0,n Personne Parent Enfant Parent 0,n Note Dans le cas des associations réflexives, les rôles doivent être mentionnés clairement sur le modèle (représentation explicite) Solutions 1. Une personne morale exerce un ou plusieurs activités. (1, n) toute personne morale exerce une activité (cardinalité minimale=1), une personne morale quelconque peut exercer plusieurs activités. (cardinalité maximale=n) Une activité est exercée par un ou plusieurs personnes morales (1, n) toute activité est exercée (cardinalité minimale=1), une activité quelconque peut être exercer par plusieurs personnes morales. (cardinalité maximale=n) 2. Un employé exerce un ou plusieurs fonctions (1, n) Chaque employé exerce une fonction (cardinalité minimale=1), un employé quelconque peut exercer plusieurs fonctions. (cardinalité maximale=n) 8

10 Une fonction est exercée par un ou plusieurs employés (1, n) toute fonction est exercée (cardinalité minimale=1), une fonction quelconque peut être exercer par plusieurs employé. (Cardinalité maximale=n) 3. Un étudiant peut participer à un club et à un seul club sportif. (0,1) Un étudiant quelconque peut ne pas participer à un club sportif (cardinalité minimale=0), un étudiant quelconque participe à un seul club sportif. (cardinalité maximale=1) Un club sportif peut avoir plusieurs participants. (1, n) Chaque club sportif a des adhérents (cardinalité minimale=1), un club quelconque peut avoir plusieurs adhérents (étudiants). (Cardinalité maximale=n) 4. Personne (homme) ne peut épouser jusqu à 4 (n=4), on peut trouver une personne non mariée. (cardinalité min=0) Personne (femme) ne peut épouser au plus un seul époux (0,1). Soient les tables d occurrences suivantes, donner le schéma E/A avec les cardinalités correspondantes : 1. Fournisseur Produit Fournir F1 P1 F1 P1 F2 P5 F2 P2 F1 P2 F3 P3 F3 P3 P4 F5 P4 P5 Solution : Fournisseur Fournir 1,1 Produit 9

11 Explications Selon les occurrences données : L ensemble des fournisseurs participe à la relation fournir (cardinalité min=1) Un fournisseur quelconque peut fournir plus d un produit (cardinalité max=n) L ensemble des produits sont fournis (cardinalité min=1) Un produit est fourni par au plus un fournisseur (cardinalité max=1) 1.4 Concepts de Généralisation/Spécialisation Ce concept est supporté par EER (Extended Entity Relationship) qui est orienté objet. Il est caractérisé par : Classe : ensemble d entités du même type Sous-classe : classe dont les entités constituent un sous-ensemble d une autre classe appelée superclasse Association EST-UN (IS-A) : association liant sous-classe et superclasse (héritage). Une sous-classe possède tous les attributs de sa superclasse. On dit qu elle hérite de ces attributs. Une sous-classe participe aussi à toutes les associations auxquelles participe sa superclasse. Une sous-classe peut posséder en plus des attributs hérités des attributs spécifiques et intervenir dans des associations spécifiques. Une sous-classe peut elle-même être superclasse d une autre classe hiérarchie d héritage. Une sous-classe hérite de tous ses ascendants 10

12 Exemple1 : Spécialisation Généralisation La superclasse Article comporte les informations suivantes : Num-art, désignation, Prix Habillement comporte en plus Taille, couleur. La sous classe «Jouet» est composée aussi de deux autres sous classes (poupée, voiture) Exemple2 : L ensemble des PILOTES est un sous-ensemble de l ensemble des EMPLOYES d une compagnie aérienne II. La décomposition Décomposer pour éviter la redondance. II.1 La décomposition par cardinalité Condition : Il existe un Type-d entité a une cardinalité (1,1) et dimension DE>2 11

13 Objectif : Décomposer la relation R (D>2) Exemple : E1 1,1 E2 R E4 E3 Le modèle sera comme suit : E1 1,1 E3 1,1 E2 E4 1,1 12

14 II.1 La décomposition par contrainte d intégrité fonctionnelle (CIF) Exemple E1 1,1 CIF E2 Cible R E3 Le modèle devient : E1 1,1 R E2 R E3 Condition : Il existe une CIF et R (D>2) et les cardinalités min des types-entités autres que la cible sont égale à 1 Objectifs : Création d une autre relation R 13

15 Exemple 1, 1 CIF 1, n Enfant 0, n 1, n Cohabite Père 1, n Immeuble Le modèle devient : 0, n Enfant Cohabite 1, 1 1, n Parent Père 1, n Immeuble III. Vérification du modèle La vérification consiste à s assurer que le schéma conceptuel E/A est fidèle à ce qu on veut modéliser. III.1 Sens de l attribut Assurer que l attribut décrit le type-entité ou type-association. 14

16 Exemple Etudiant Mat Nom Prénom Nom-club Ici l attribut Nom-club ne décrit pas le type-entité Etudiant et donc cet attribut ne doit pas être dans cet entité III.2 Identification Les identifiants choisis doivent permettre distinguer les autres occurrences. III.3 Problème d historique Si on veut garder l historique, il faut que date participe comme identifiant dans le typeassociation. (Voir TD n 1 Exercice 1) Exemple : Employé Exerce Fonction Date 0,n 15

17 IV. Avantages et inconvénients du modèle E/A Parmi les avantages, on distingue Simplicité et facilité du diagramme (simple et pratique.) Il permet de modéliser rapidement des structures pas trop complexes. Parmi les inconvénients : Il est non-déterminisme (pas de règles pour déterminer entre entité, association et attribut) Plusieurs contraintes non représentés dans le modèle (CI) car c est un modèle de données. En conclusion nous dirons que la conception de schéma reste en partie matière de bon sens et d expérience (Savoir Faire). Exercice D application Notre université dispose d une bibliothèque permettant à ses adhérents d emprunter des livres. Un adhérent peut être un étudiant ou un enseignant, il est identifié par un numéro (NUM_A), possède un nom, un prénom, et appartient à une catégorie (enseignant ou étudiant). Un livre est identifié par un numéro de référence, possède un titre, une spécialité, une année d édition et une maison d édition. Un livre est écrit par un ou plusieurs auteurs dont un est principal. Un auteur est identifié par un numéro (code_auteur), un nom et un prénom (NomA, PrenomA) et possède une nationalité. Un livre possède un ensemble de mots clés, un mot clé peut appartenir à plusieurs livres et est identifié par un code (Code_MotClé). 16

18 Un livre peut être emprunter par plusieurs adhérents dans le temps, à chaque opération d emprunt on doit enregistrer la date (Dat_emp) et à chaque restitution, on doit enregistrer la date (Dat_rest) Question Proposer une conception avec le modèle E/A pour la gestion de la bibliothèque. 17