La modélisation conceptuelle est une approche alternative à la théorie de la normalisation pour concevoir une base de données. Moins formelle et plus intuitive que la théorie de la normalisation, elle lui est préférable dès qu on doit structurer un ensemble de données un peu complexe (à chacun de juger quand un ensemble de données atteint ce seuil), tandis que la théorie de la normalisation, plus rigoureuse, offre des moyens d analyse très fins pour régler des problèmes sur des sous-ensembles précis des données. La modélisation conceptuelle introduit un formalisme permettant de représenter les données à l aide d un ensemble de notions assez intuitives telles que l entité ou l association. Un des principaux modèles conceptuel, connu sous le nom de «modèle entité association», a été créé en 1976 [Chen 76]. D autres modèles ont été créés depuis. Le modèle Entité-Association a lui-même été étendu pour intégrer en particulier l héritage (on parle alors du modèle entité association étendu). La modélisation conceptuelle n est donc pas une nouveauté liée à l apparition de l objet avec lequel on a tendance à le confondre. Tandis que l objet repose sur l abstraction via la notion d interface (messages et méthodes), la modélisation conceptuelle s intéresse fondamentalement à la structure des données. Aujourd hui, la généralisation d UML nous conduit, dans vos exercices, a utiliser ce langage, plutôt que celui de l entité association, pour faire de la modélisation conceptuelle. Il sera néanmoins crucial de noter comment cette notation est utilisée dans la modélisation conceptuelle afin de bien faire la différence avec le diagramme de classe utilisé en objet. 1
Sur ce schéma, on montre où se situe la modélisation conceptuelle. Entre le monde réel qu elle doit permettre de représenter de manière assez intuitive et les modèles logiques des SGBD sous-jacents, CODASYL pour les «vieux» SGBD hiérarchiques ou réseaux, relationnels pour les SGBD du même nom, mais aussi, plus récemment mais avec moins de succès, la possibilité de modéliser des données à l aide de modèles objet ou XML. Les modèles conceptuels se veulent indépendants des modèles logiques. Au bénéfice des modèles conceptuels, on peut dire qu il est souvent plus simple (plus intuitif) de passer par une modélisation conceptuelle entre le monde réel et la modélisation logique (dans notre cas, la modélisation relationnelle). L étape intermédiaire de transformation d un modèle conceptuel vers un modèle logique s appelle la dérivation. La limite des modèles conceptuels est liée à ce qui fait leur force : si l expert qui modélise les données n a pas la bonne intuition, alors le modèle ne met pas de gardefous pour aider l utilisateur dans sa démarche, contrairement à des formalismes logiques plus formels, tels que le modèle relationnel qui s accompagne d un formalisme de modélisation très rigoureux (appelé «théorie de la normalisation»). Les séquences dédiées à la théorie de la normalisation illustrent ainsi la complémentarité que l on peut trouver entre modélisation conceptuelle (utile quand les données sont complexes) et la modélisation relationnelle (permettant, sur un ensemble de données restreint, d avoir une démarche rigoureuse). 2
L objectif de cette séquence est : 1- de décrire le modèle Entité Association (noté généralement E-A), modèle fondateur de la représentation conceptuelle de données. Ce modèle E-A a été au fil du temps étendu pour intégrer des concepts plus riches tels que l héritage ou la notion de rôle. 2- de décrire des modèles / notations alternatives de ce modèle E-A. En effet, au fil du temps, des variantes issues tantôt du monde des données (OMT) tantôt du monde logiciel (UML) se sont popularisées et ont tendance à remplacer la notation EA. Généralement assez proche dans les cas simples, leur interprétation peut varier dans des cas un peu plus complexes. Ces cas sont décrits ici. 2- de décrire les règles de dérivation d un schéma conceptuel (structure de données décrite à l aide d un modèle conceptuel) en un schéma logique (structure de données décrite à l aide d un modèle logique, dans notre cas le modèle relationnel). ATTENTION : dans ce cours, nous présentons les différents formalismes, mais dans la pratique, nous utiliserons le formalisme UML, avec une sémantique particulière. Ne pas utiliser naïvement les diagrammes de classes tels que vus en orienté objet. 3
Lors de sa création, le modèle entité association est fondé sur un ensemble de concept très réduit. A l époque, la notion d héritage n est pas dans le modèle. 4
En anglais, le terme d association est traduit par relationship. Faire attention : -Le modèle relationnel (relational model) est un modèle logique -Le modèle entité association (Entity relationship model) est un modèle conceptuel 5
Une entité possède un nom, par exemple voiture, et est décrite par des attributs. 6
Contrairement aux entités, les associations n ont pas d existence propre. Elles se caractérisent comme les entités par un nom, et éventuellement des attributs. En fait, il y a une analogie entre classe/instance, et association/lien: Une association décrit un groupe de liens ayant une structure et une sémantique communes. Par exemple, une personne travaille_pour une société. Tous les liens d une association mettent en relation des objets de même classe. Une association décrit un ensemble de liens potentiels de la même façon qu une classe décrit un ensemble d objets potentiels. Les associations sont fondamentalement bi-directionnelles 7
L association «Composé de» est unaire, tandis que «Stock» est binaire et «Commande» ternaire. 8
Un même produit ne peut être stocké que dans un seul (1) dépôt. Un même dépôt peut stocker plusieurs (N) produits. 9
L ajout de nouveaux concepts a pour objectif de faciliter la représentation des données. 10
On ne peut pas dire que «Monsieur Galsio» est une sorte de personne 11
Créé en 1976, le modèle entité association est né à une époque où la problématique «gestion de données» était dominante dans les systèmes d information. A l époque, les méthodes de développement et les langages de développement utilisés rendaient difficiles la prise en compte des besoins utilisateurs (ces besoins avaient pourtant tendance à furieusement changer ). En revanche, les données, outre le fait qu elles étaient la mémoire de l entreprise) avaient une stabilité rassurante pour les responsables des SI. Si le modèle entité association était adopté, son usage restait critiqué (en particulier la notation des cardinalités). La méthode OMT l a progressivement remplacé. Puis, avec le temps et le développement de nouveaux langages et méthodes de développement, la priorité est progressivement passé du côté des applications. UML a fortement contribué à cette évolution dans les années 90, et sa notation a tendance à s imposer également pour la représentation des données persistantes, quitte à lui conférer une sémantique particulière. 12
OMT : Object Modeling Technic UML : Unified Modeling Language Les différences sont en premier lieu des différences terminologiques : classe au lieu d entité, propriété au lieu d attribut, etc. Sur ce transparent, on décrit également des différences de notation liées aux cardinalités 13
Notation OMT : Cardinalité : 1 : Exactement 1 1+ : Un ou plus 2-9 : De 2 à 9 inclus 2, 5, 7: 2, 5 ou 7 : 1 ou plus Rien, ligne d association sans cardinalité : multiplicité de 1 de chaque coté : 0 ou plus 14
La traduction des associations binaires est assez simple, même si, visuellement, elle se note par une inversion du sens des cardinalités. Toutefois, des nuances existent, par exemple dans l utilisation d UML, par rapport à la sémantique utilisée en développement logiciel. Dans le cas d une modélisation de données, l indication d un sens sur une association n indique pas un sens de parcours de l association mais désigne juste un sens de lecture de l association. Pour les associations ternaires, les différences de sémantiques sont plus nettes : alors que le modèle E-A s intéresse vraiment au nombre d entités qu une association peut réunir, le modèle UML présente une autre caractéristique : chaque cardinalité indique le nombre d instances de la classe associables à une instance de chacune des autres classes. Les deux sémantiques ont des sens différents. 15
La dérivation désigne le processus de transformation d un modèle conceptuel en un modèle logique. Dans le cadre de ce cours, nous ne nous intéressons qu à un seul modèle logique : le modèle relationnel. Côté modèle conceptuel, pour éviter la multiplication des formalismes, nous délaissons à ce stade le modèle Entité association pour utiliser la notation UML, qui a tendance à se généraliser aujourd hui dans le monde du logiciel et qui, comme. 16
A ce stade, une autre ambiguïté langagière est à souligner: -Dans le monde des données, on parle de schéma là où, dans le monde du logiciel, on parle de modèle. -Dans le monde des données, la notion de modèle (comme modèle relationnel ou modèle conceptuel) désigne ce qu on appellerait dans le monde logiciel le méta modèle. Dans cette séquence, nous parlons données, nous utiliserons donc la terminologie associée! A titre préventif, profitons de ce slide pour souligner que, malgré des ressemblances dans leur représentation graphique, les modèles utilisés en entrée et en sortie de la dérivation sont tout à fait différents. Côté conceptuel, on gère des entités et des associations (relationships en anglais). Côté relationnel (niveau logique), on gère des relations (relations en anglais) avec des contraintes de clés primaires et de clés référentielles. 17
A gauche, on a une entité du modèle conceptuel. A droite, on a représenté une relation du modèle relationnel. 18
Les différences entre les deux notations sont perceptibles dans l exemple ci-dessus. Tandis que le concept d association est présent dans le modèle conceptuel, il est absent du modèle relationnel. Ici, l association est dérivée en : -1 relation Stock -2 contraintes de clés référentielles entre Stock d une part, Dépôt et Pièce d autre part. 19
La dérivation des association 1-N est plus simple au premier abord puisqu elle ne nécessite pas de création de nouvelle relation, mais un attribut permettant de «joindre» les deux relations est insérée, de même qu une contrainte de clé référentielle. 20
Le nom d une association ternaire peut être soit à côté du losange, soit dans l entité si l association a des attributs 21
Il existe trois manières différentes de dériver l héritage. 22
Premier type de dérivation de l héritage 23
Deuxième type de dérivation de l héritage 24
Troisième type de dérivation de l héritage 25
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Cette approche est mise en perspective dans la séquence sur la théorie de la normalisation, qui complète la modélisation conceptuelle, jugée plutôt «intuitive», par un volet formel, qui se focalise sur la réduction de la redondance. 27