Cours BD

Bases de données à l’usage de l’étudiant
Dr. Brahim BELATTAR - LISA - Dpt d’informatique - Faculté des sciences de l’Ingénieur - Univ. de Batna - 05000 - Algérie
Sommaire 1
SOMMAIRE
Chapitre 1 : Généralités sur les bases de données
1. PROBLÈMES POSÉS PAR LES ORGANISATIONS CLASSIQUES 1
1.1 REDONDANCE DES INFORMATIONS 1
1.2 DÉPENDANCE ENTRE LES DONNÉES ET LES PROGRAMMES 1
2. BASES DE DONNÉES : NOTIONS GÉNÉRALES 3
2.1 DÉFINITION 3
2.2 OBJECTIFS D’UNE BASE DE DONNÉES 3
2.3 ROLE D’UNE BASE DE DONNEES 3
2.4 LA DÉMARCHE DE CONCEPTION D’UNE BASE DE DONNÉES 4
2.5 PROBLÈMES POSÉS PAR LA CENTRALISATION DE L’INFORMATION 5
3. SYSTÈMES DE GESTION DE BASES DE DONNÉES (SGBD) 7
3.1 DÉFINITION 7
3.2 FONCTIONS PRINCIPALES D’UN SGBD 7
3.3 LES DIFFÉRENTS TYPES D’UTILISATEURS D’UN SGBD 8
4. NIVEAUX DE DESCRIPTION D’UNE BASE DE DONNÉES 10
4.1 NIVEAU CONCEPTUEL 10
4.2 NIVEAU EXTERNE 13
4.3 NIVEAU INTERNE 13
5. LES EFFORTS DE STANDARDISATION DANS LE DOMAINE DES B.D. 13
5.1 LE GROUPE CODASYL 14
5.2 LE GROUPE ANSI 16
5.3 LE GROUPE GUIDE/SHARE 17
6. MISE EN ŒUVRE D’UN SGBD 17
6.1 LE LANGAGE DE DÉFINITION DE DONNÉES (DDL) 17
6.2 LE LANGAGE DE MANIPULATION DE DONNÉES (DML) 18
6.3 EXÉCUTION D’UN PROGRAMME D’APPLICATION PAR LE SGBD 18
7. APPROCHES DE DÉVELOPPEMENT D’UN SGBD RELATIONNEL 20
7.1 APPROCHE DESCENDANTE 20
7.2 APPROCHE ASCENDANTE 22
8. ARCHITECTURE DE QUELQUES SGBD RELATIONNELS 23
8.1 LE SYSTÈME SQL/DS (STRUCTURED QUERY LANGAGE/DATA SYSTEM) 23
8.2 LE SYSTÈME INGRES (INTERACTIVE GRAPHICS & RETRIEVAL SYSTEM) 24
8.3 LE SGBD ORACLE 25
9. CONCLUSION 26

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Sommaire 2
Chapitre 2 : Les modèles de données réseau et hiérarchique
1. LE MODÈLE DE DONNÉES RÉSEAU GÉNÉRAL 27
1.1 CARACTÉRISTIQUES PRINCIPALES 27
1.2 DIAGRAMME DE STRUCTURE DE DONNÉES DE BACHMAN 28
2. LE MODÈLE DE DONNÉES RÉSEAU DE CODASYL 30
2.1 PRINCIPAUX CONCEPTS DU MODÈLE 30
2.2 DESCRIPTION D’UN SCHÉMA AVEC UN LDD DE TYPE CODASYL 36
2.3 NOTION DE SOUS SCHÉMA DANS LE MODÈLE RÉSEAU 47
2.4 LANGAGE DE MANIPULATION DE DONNÉES DANS UN MODÈLE RÉSEAU 48
3. LE MODÈLE HIÉRARCHIQUE 53
3.1 PRÉSENTATION GÉNÉRALE 53
3.2 CARACTÉRISTIQUES PRINCIPALES D’UN MODÈLE HIÉRARCHIQUE 53
3.3 LES LIENS N:M DANS UN MODÈLE HIÉRARCHIQUE 54
3.4 SCHÉMA CONCEPTUEL D’UNE BASE DE DONNÉES HIÉRARCHIQUE 56
3.5 DESCRIPTION D’UN SCHÉMA DANS LE CAS D’UN SGBD HIÉRARCHIQUE 56
3.6 IMPLANTATION PHYSIQUE D’UNE BASE DE DONNÉES HIÉRARCHIQUE 60
3.7 NOTION DE SOUS SCHÉMA DANS LE MODÈLE HIÉRARCHIQUE 63
3.8 LA MANIPULATION DE DONNÉES DANS UN MODÈLE HIÉRARCHIQUE 65
4. CONCLUSION 66
EXERCICES 67
Chapitre 3 : Le modèle relationnel
1. INTRODUCTION 74
2. OBJECTIFS VISÉS PAR LE MODÈLE RELATIONNEL 74
2.1 PROPOSER DES SCHÉMAS FACILES À UTILISER 74
2.2 AMÉLIORER L’INDÉPENDANCE LOGIQUE ET PHYSIQUE 74
2.3 METTRE À LA DISPOSITION DES UTILISATEURS DES LANGAGES DE
MANIPULATION DE HAUT NIVEAU 76
2.4 AMÉLIORER L’INTÉGRITÉ ET LA CONFIDENTIALITÉ 76
2.5 PRENDRE EN COMPTE UNE VARIÉTÉ D’UTILISATEURS 77
2.6 OFFRIR UNE APPROCHE MÉTHODOLOGIQUE POUR LA CONSTRUCTION DU
SCHÉMA CONCEPTUEL 77
3. DÉFINITIONS 78
3.1 ATTRIBUT 78
3.2 DOMAINE D’UN ATTRIBUT 78
3.3 PRODUIT CARTÉSIEN D’UN ENSEMBLE DE DOMAINES 79

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Sommaire 3
3.4 RELATION 80
4. DÉMARCHE DE CONCEPTION D’UN SCHÉMA RELATIONNEL 84
4.1 PROBLÈMES POSÉS AU NIVEAU DE LA MODÉLISATION 84
4.2 L’APPROCHE DE MODÉLISATION PAR DÉCOMPOSITION 85
4.3 DÉFINITION D’UNE DÉCOMPOSITION 86
4.4 QUALITÉ D’UNE DÉCOMPOSITION 89
5. DÉPENDANCES FONCTIONNELLES 91
5.1 GÉNÉRALITÉS 91
5.2 DÉFINITION 91
5.3 PROPRIÉTÉS DES DÉPENDANCES FONCTIONNELLES 92
5.4 DÉPENDANCE FONCTIONNELLE ÉLÉMENTAIRE 93
5.5 DÉPENDANCE FONCTIONNELLE TRANSITIVE 94
5.6 DÉPENDANCE FONCTIONNELLE DIRECTE 94
5.7 DÉPENDANCE FONCTIONNELLE TOTALE, PLEINE OU COMPLÈTE 95
5.8 DÉPENDANCE FONCTIONNELLE TRIVIALE 95
5.9 REPRÉSENTATION GRAPHIQUE DES DÉPENDANCES FONCTIONNELLES 95
6. FERMETURE D’UN ENSEMBLE DE DÉPENDANCES FONCTIONNELLES 97
6.1 DÉFINITION 97
6.2 EQUIVALENCE ENTRE DEUX ENSEMBLES DE DÉPENDANCES FONCTIONNELLES 97
6.3 COUVERTURE MINIMALE D’UN ENSEMBLE DE DÉPENDANCES FONCTIONNELLES97
6.4 FERMETURE D’UN ENSEMBLE D’ATTRIBUTS 98
7. DÉFINITION FORMELLE D’UNE CLÉ 100
7.1 ENONCÉ 100
7.2 DÉMARCHE DE RECHERCHE DES CLEFS CANDIDATES 100
8. FORMES NORMALES D’UNE RELATION 104
8.1 OBJECTIFS DE LA NORMALISATION 104
8.2 LES DEUX TENDANCES DE DÉFINITION DES FORMES NORMALES 105
8.3 LA PREMIÈRE FORME NORMALE (1FN) 105
8.4 LA DEUXIÈME FORME NORMALE (2FN) 107
8.5 LA TROISIÈME FORME NORMALE (3FN) 109
8.6 FORME NORMALE DE BOYCE ET CODD 111
8.7 AUTRES TYPES DE DÉFINITIONS DES FORMES NORMALES 112
9. LES MÉTHODES DE CONCEPTION D’UN SCHÉMA 113
9.1 PRÉSERVATION DES D.F. LORS D’UNE DÉCOMPOSITION 114
9.2 DÉCOMPOSITION BINAIRE D’UNE RELATION 114
9.3 DÉCOMPOSITION BINAIRE SANS PERTE D’INFORMATION 116
9.4 LES MÉTHODES AGRÉGATIVES 116
9.5 LES MÉTHODES PAR DÉCOMPOSITION 120
9.6 DÉCOMPOSITION SANS PERTE D’INFORMATION : ALGORITHME D’ULLMAN 122

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Sommaire 4
10. DÉPENDANCES MULTIVALUÉES ET QUATRIÈME FORME NORMALE 126
10.1LIMITES DES DÉPENDANCES FONCTIONNELLES 126
10.2NOTION DE DÉPENDANCE MULTIVALUÉE 127
10.3PROPRIÉTÉS DES DÉPENDANCES MULTIVALUÉES 129
10.4QUATRIÈME FORME NORMALE (4 FN) 131
10.5DÉCOMPOSITION SELON UNE DÉPENDANCE MULTIVALUÉE 131
11. DÉPENDANCE DE JOINTURE ET CINQUIÈME FORME NORMALE 132
11.1INTÉRÊT DES DÉPENDANCES DE JOINTURES 132
11.2DÉFINITION 135
11.3REMARQUE 136
11.4CINQUIÈME FORME NORMALE (5 FN) 136
12. NORMALISATION : ENTRE LA THÉORIE ET LA PRATIQUE 138
12.1LES DÉPENDANCES FONCTIONNELLES SUR LE PLAN PRATIQUE 138
12.2LE PROBLÈME DE L’INTÉGRITÉ RÉFÉRENTIELLE 139
12.3LA DÉNORMALISATION DES RELATIONS 140
13. CONCLUSION 140
EXERCICES 141
Chapitre 4 : Introduction à l’algèbre relationnelle
1. LES LANGAGES DE MANIPULATION DE DONNÉES RELATIONNELLES 155
2. L’ALGÈBRE RELATIONNELLE 155
2.1 LES OPÉRATIONS DE BASE 155
2.1.1 Opérations binaires ensemblistes 156
2.1.1.1 L'union de deux relations 156
2.1.1.2 Remarques 156
2.1.1.3 Différence entre deux relations 157
2.1.1.4 Remarques 157
2.1.2 OPERATIONS UNAIRES SPECIFIQUES 158
2.1.2.2 LA SÉLECTION (APPELÉE AUSSI RESTRICTION) 159
2.1.2.3 Remarque 160
2.2 LES OPÉRATIONS COMPLÉMENTAIRES 160
2.2.1 LA JOINTURE 161
2.2.1.1 La JOINTURE selon une qualification 161
2.2.1.2 Remarques 162
2.2.1.3 JOINTURE Naturelle 162

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Sommaire 5
2.2.1.4 Remarque 163
2.2.1.5 La Semi Jointure 163
2.2.1.6 Remarques 164
2.2.2 L'INTERSECTION ENTRE DEUX RELATIONS 164
2.2.3 QUOTIENT (DIVISION) 166
3. PROPRIÉTÉS DES OPÉRATEURS ALGÉBRIQUES 168
3.1 COMMUTATIVITÉ ET ASSOCIATIVITÉ DE LA JOINTURE ET DU PRODUIT
CARTÉSIEN 168
3.2 REMPLACEMENT D’UNE CASCADE DE PROJECTIONS 168
3.3 REMPLACEMENT D'UNE CASCADE DE SÉLECTIONS 168
3.4 COMMUTATION D'UNE SELECTION ET D'UNE PROJECTION 168
3.5 COMMUTATION D'UNE SELECTION ET D'UNE UNION 168
3.6 COMMUTATION D'UNE SELECTION ET D'UNE DIFFERENCE 168
3.7 COMMUTATION D'UNE SELECTION ET D'UN PRODUIT CARTESIEN 169
3.8 COMMUTATION D'UNE PROJECTION ET D'UN PRODUIT CARTESIEN 169
3.9 COMMUTATION D'UNE PROJECTION AVEC UNE UNION 169
3.10 REMARQUES 169
4. EXPRESSIONS DE L’ALGÈBRE RELATIONNELLE 170
5. CONCLUSION 171
EXERCICES 172
Chapitre 5 : Présentation générale de SQL
1. INTRODUCTION 181
2. REQUÊTE EN SQL 181
2.1 STRUCTURE D’UNE REQUÊTE 181
2.2 REMARQUE IMPORTANTE 182
3. EXPRESSION DE LA PROJECTION AVEC SQL 183
4. EXPRESSION DE LA SÉLECTION AVEC SQL 184
5. EXPRESSION DE L’UNION AVEC SQL 186
6. EXPRESSION DU PRODUIT CARTÉSIEN AVEC SQL 187
7. EXPRESSION DE L’INTERSECTION AVEC SQL 188
8. EXPRESSION DE LA DIFFÉRENCE AVEC SQL 188
9. EXPRESSION DES JOINTURES AVEC SQL 189
9.1 JOINTURE AVEC QUALIFICATION 189
9.2 JOINTURE NATURELLE 190
9.3 EQUI-JOINTURE 191
9.4 JOINTURE D’UNE RELATION AVEC ELLE MÊME (AUTO-JOINTURE) 191