BDBIO - Modélisation relationnelle - niveau physique - LIRIS

BDBIO - Modélisation relationnelle - niveau
physique
Fabien Duchateau
fabien.duchateau [at] univ-lyon1.fr
Université Claude Bernard Lyon 1
2016 - 2017
http://liris.cnrs.fr/fabien.duchateau/ens/BDBIO/
Positionnement dans BDBIO
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Rappels
Du diagramme E/A (conceptuel)…
… à un schéma relationnel (logique)
serie(nomSerie)
saison(idSaison, dateLancement, #nomSerie)
episode(numero, #idSaison, titre)
acteur(numINSEE, nom, prenom)
joue(#numero, #idSaison, #numINSEE, salaire)
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Motivation
Dernière étape de la modélisation (niveau physique) :
I
Implique le choix d’un SGBD pour stocker la BD
I
Besoin de traduire le modèle logique en modèle physique
I
I
Dans notre cas, transformation du schéma relationnel en
tables SQL
Certains outils traduisent automatiquement (e.g., JMerise)
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Plan
Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Syntaxe de création d’une base de données
Dans un SGBD, les tables sont stockées dans une base de données,
qu’il faut créer avec une requête SQL ou un client graphique (e.g.,
PHPMyAdmin)
CREATE OR REPLACE DATABASE nom_bd ;
I
I
Création d’une base de données nommée nom_bd
L’option or replace permet de remplacer (détruire puis
recréer) une base de données nom_bd existante
http://mariadb.com/kb/en/mariadb/create-database/
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de création de base de données
7
8
9
/* Creation d'une base de donnees Séries */
CREATE OR REPLACE DATABASE Series;
USE Series;
Création ou remplacement d’une base de données Series. La
commande use permet de sélectionner (travailler) avec la base
mentionnée
http://mariadb.com/kb/en/mariadb/use/
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Plan
Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Généralités
Pour chaque relation du modèle relationnel, création de la table
correspondante
I
I
Avec une requête SQL ou un client graphique (e.g.,
PHPMyAdmin)
Attention aux différences d’implémentation de SQL dans les
SGBD (MariaDB pour cet enseignement)
À la création d’une table (schéma), on indique :
I
I
I
Le nom des attributs
Le type de chaque attribut
De manière optionnelle :
I
I
certaines contraintes d’intégrité
des caractéristiques de stockage
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Syntaxe de création de table
CREATE TABLE nom_table (
att1 type1
[ , att2 type2 , …]
);
I
I
Création simple d’une table de nom nom_table, avec un
attribut att1 de type type1 , un attribut att2 de type type2 , etc.
Les crochets [. . . ] représentent des éléments optionnels
http://mariadb.com/kb/en/mariadb/create-table/
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Quelques types d’attributs
I
BOOLEAN ou TINYINT(1)
I
VARCHAR(longueur)
I
taille variable, pouvant contenir longueur caractères
I
TEXT
I
DOUBLE(longueur, échelle)
I
un nombre à virgule flottante (double précision)
I
INT ou INTEGER, TINYINT, MEDIUMINT, BIGINT (entier)
I
DATE, une date au jour près, stockée au format YYYY-MM-JJ
I
ENUM(’val1 ’, ’val2 ’, …)
I
définition d’une liste de valeurs autorisées pour un attribut
http://mariadb.com/kb/en/mariadb/data-types/
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de création de tables
serie(nomSerie)
18
19
20
CREATE TABLE Serie(
nomSerie VARCHAR (255)
);
saison(idSaison, dateLancement, #nomSerie)
22
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26
CREATE TABLE Saison(
idSaison INT ,
dateLancement DATE ,
nomSerie VARCHAR (255)
);
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de création de tables (2)
episode(numero, #idSaison, titre)
28
29
30
31
32
CREATE TABLE Episode(
numero INT ,
idSaison INT ,
titre VARCHAR (255)
);
acteur(numINSEE, nom, prenom)
34
35
36
37
38
CREATE TABLE Acteur(
numINSEE INT ,
nom VARCHAR (255) ,
prenom VARCHAR (255)
);
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de création de tables (3)
joue(#numero, #idSaison, #numINSEE, salaire)
40
41
42
43
44
45
CREATE TABLE Joue(
numero INT ,
idSaison INT ,
numINSEE INT ,
salaire DOUBLE
);
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Visualisation du schéma d’une table
I
Avec un client graphique (e.g., PHPMyAdmin)
I
En ligne de commande, avec l’instruction desc :
I
noms d’attributs, types, certaines contraintes d’intégrité
DESC nom_table ;
Affichage des informations de la table Joue dans un terminal
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
En résumé
I
Création (du schéma) d’une table avec create table
I
Définition de chaque attribut par son nom et son type
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Plan
Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Généralités
Le schéma de la table est créé, mais il n’y a aucune donnée !
SQL (comme LMD) permet la création (CRUD) d’instances
Deux méthodes pour ajouter des instances en SQL :
I
I
Insertion d’un seul n-uplet (valeur pour chaque attribut du
n-uplet)
Copie de données existantes
http://mariadb.com/kb/en/mariadb/insert-commands/
Ces deux méthodes sont aussi réalisables via un client graphique (e.g., PHPMyAdmin) ou un langage de programmation
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Insertion d’un seul n-uplet
INSERT INTO nom_table(att1 , …, attn )
VALUES(val1 , …, valn );
I
I
I
Insertion d’un n-uplet dans la table nom_table
Chaque attribut de att1 , …, attn aura la valeur val1 , …, valn
correspondante (i.e., vali pour l’attribut atti )
Si un attribut de la table nom_table n’apparaît pas dans att1 ,
…, attn , alors la valeur du n-uplet pour cet attribut est null
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Insertion d’un seul n-uplet (2)
INSERT INTO nom_table
VALUES(val1 , …, valn );
I
I
I
Insertion simplifiée d’un n-uplet dans la table nom_table
(sans spécifier les attributs)
Obligation de donner une valeur à chaque attribut de
nom_table
L’ordre des valeurs val1 , …, valn est l’ordre des attributs dans
la définition de la table nom_table
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple d’insertion d’un seul n-uplet
52
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INSERT INTO Serie VALUES('The Big Bang Theory ');
INSERT INTO Serie VALUES('Game of Thrones ');
54
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56
INSERT INTO Saison VALUES (1, '2011 -09 -22', 'The Big Bang Theory ');
INSERT INTO Saison VALUES (2, '2012 -09 -27', 'The Big Bang Theory ');
INSERT INTO Saison VALUES (3, '2011 -04 -17', 'Game of Thones ');
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Copie de données existantes
INSERT INTO nom_table(att1 , . . . , attn )
SELECT e1 , . . . , en
FROM . . . ;
I
I
I
Insertion de n-uplets dans la table nom_table à partir de
données récupérées par la requête select … from
La requête ne peut pas contenir de order by (le SGBD
détermine l’ordre de stockage des n-uplets)
Le nom des attributs dans le résultat de la requête n’est pas
important : c’est l’ordre des expressions qui compte
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de copie de données existantes
81
82
83
84
INSERT INTO Serie(nomSerie)
SELECT nomSerie
FROM Saison
WHERE idSaison = 2;
I
Quel résultat obtient-on ?
I
Comment visualiser le résultat en SQL ?
I
Pourquoi peut-on avoir deux instances The
Big Bang Theory dans la table Serie ?
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
En résumé
I
Insertion d’un n-uplet (insert into … values …)
I
I
une version compacte de cette requête permet d’insérer
plusieurs n-uplets en même temps (cf ”export” sous MariaDB)
Insertion d’un n-uplet (insert into … select …)
Démo avec MariaDB (script SQL en ligne)
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Plan
Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Généralités
Dans l’exemple précédent, aucune contrainte sur les tables : il est
donc possible de créer des épisodes identiques, d’avoir des épisodes
sans actrice, d’insérer des salaires négatifs, etc.
Besoin de spécifier des contraintes d’intégrité !
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Généralités (2)
Le SGBD vérifie les contraintes lors des insertions ou mises à jour
de n-uplets
Quand créer les contraintes ?
I
Lors de la création de la table
I
Lors d’une évolution ultérieure du schéma de la table
Quels types de contraintes ?
I
Unicité
I
Autorisation des valeurs nulles
I
Clé primaire (PK, pour Primary Key)
I
Clé étrangère (FK, pour Foreign Key)
I
Valeurs autorisées (check)
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Syntaxe de création de contrainte
CREATE TABLE nom_table (
att1 type1 ,
[. . . ]
CONSTRAINT [nom1 ] def _contrainte1
[. . . ]
);
I
Le mot-clé constraint permet de spécifier une contrainte
I
nom1 est le nom de la contrainte (optionnel)
I
def _contrainte1 définit la contrainte (selon son type)
I
Certaines contraintes ont une syntaxe ”raccourcie” (contrainte
indiquée après l’attribut concerné)
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Contrainte unique
CONSTRAINT nomc UNIQUE(atti , attj , …)
I
I
I
Avec la contrainte unique, chaque n-uplet doit avoir une
combinaison de valeurs différente pour les attributs atti ,
attj , …
Il est par contre possible d’avoir deux fois la même valeur
pour un attribut atti
Si une des valeurs pour atti , attj , … est null, la contrainte ne
s’applique pas sur le n-uplet concerné
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de contrainte unique
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105
106
107
CREATE TABLE TestUnique1(
att1 INTEGER ,
att2 INTEGER ,
CONSTRAINT UNIQUE(att1 , att2)
);
Création d’une table TestUnique1 avec deux attributs, et une
contrainte d’unicité sur ces deux attributs
109
110
111
CREATE TABLE TestUnique2(
att1 INTEGER UNIQUE
);
Création d’une table TestUnique2 avec un seul attribut unique
(raccourci d’écriture)
Le raccourci d’écriture n’est valable que lorsque la contrainte porte sur un seul attribut
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Contrainte not null
att1 type1 [ NOT ] NULL
I
I
I
Contrainte [not] null uniquement spécifiée lors de la
définition d’un attribut
Indique que l’attribut peut / ne peut pas recevoir de valeurs
nulles
Par défaut, les attributs acceptent les valeurs nulles
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de contrainte not null
113
114
115
116
CREATE TABLE TestNotNull(
att1 INTEGER NOT NULL ,
att2 INTEGER NOT NULL
);
Création d’une table TestNotNull avec deux attributs dont les
valeurs ne peuvent pas être nulles
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Contrainte de clé primaire
CONSTRAINT nomc PRIMARY KEY(atti , attj , …)
I
I
I
I
Une contrainte de clé primaire indique que l’ensemble
d’attributs (atti , attj , …) sert d’identifiant principal pour les
n-uplets de la table
La valeur de la clé primaire permet donc de retrouver un
n-uplet de manière non ambigüe
Implique not null et unique sur chacun des (atti , attj , …)
Au maximum une contrainte primary key par table
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Contrainte de clé primaire - auto-incrément
Il est souvent préférable d’utiliser un entier (sans signification) en
clé primaire plutôt qu’un attribut (e.g., le nom de la série, les
nom/prénom d’une actrice)
I
I
I
I
Un SGBD peut gérer automatiquement ces clés primaires par
auto-incrément (auto_increment pour MySQL, serial
pour PostgreSQL, etc.)
À l’insertion d’un n-uplet, l’attribut en clé primaire reçoit une
valeur null
Le SGBD affecte automatiquement à la clé primaire la plus
grande valeur positive de la colonne +1
La première valeur d’un attribut auto-incrémenté est 1
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de contrainte de clé primaire
118
119
120
121
122
CREATE TABLE TestPK1(
att1 INTEGER ,
att2 INTEGER ,
CONSTRAINT pk_TestPK1 PRIMARY KEY(att1 , att2)
);
Création d’une table TestPK1 avec deux attributs qui forment la
clé primaire de la table
124
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126
CREATE TABLE TestPK2(
att1 INTEGER AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY
);
Création d’une table TestPK2 avec un seul attribut qui est clé
primaire (raccourci d’écriture), et dont les valeurs sont gérées par
le SGBD (auto-increment)
Le raccourci d’écriture n’est valable que lorsque la contrainte porte sur un seul attribut
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Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Contrainte de clé étrangère
CONSTRAINT nomc FOREIGN KEY(att1 , …, attk )
REFERENCES table_cible(att10 ,…,attk0 )
I
I
Une clé étrangère est une référence vers la clé primaire d’une
autre table
Les valeurs pour (att1 , …, attk ) doivent correspondre aux
valeurs d’un des n-uplets de table_cible pour ses attributs
(att10 ,…,attk0 )
Certains moteurs de stockage ne gèrent pas les clés étrangères (e.g., MyISAM)
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de contrainte de clé étrangère
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129
130
131
132
CREATE TABLE TestFK1(
att1 INTEGER ,
att2 INTEGER ,
CONSTRAINT fk_TestFK1_att1 FOREIGN KEY(att1) REFERENCES TestPK1(att1)
);
Création d’une table TestFK1 avec deux attributs, parmi lesquels le
premier est clé étrangère. Il ne peut donc avoir que des valeurs
existantes dans l’attribut référencé (ici att1 de la table TestPK1)
134
135
136
CREATE TABLE TestFK2(
att1 INTEGER REFERENCES TestPK2(att1)
);
Création d’une table TestFK2 avec un attribut qui est clé étrangère
(raccourci d’écriture). Il ne peut donc avoir que des valeurs
existantes dans l’attribut référencé (ici att1 de la table TestPK2)
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Contrainte check
CONSTRAINT nomc CHECK(condition)
I
I
La contrainte check permet de spécifier une condition
(booléenne) qui sera vérifiée lors d’insertions ou modification
de n-uplets
La forme check(att in (’val1 ’, ’val2 ’, …)), utilisée pour les
types énumérés est un cas particulier de cette contrainte
Dans MariaDB/MySQL, les contraintes check ne sont pas vérifiées
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de contrainte check
139
140
141
142
143
CREATE TABLE TestCheck1(
att1 INTEGER ,
att2 INTEGER ,
CONSTRAINT CHECK(att1 > 0)
);
Création d’une table TestCheck1 avec deux attributs. Le premier a
une contrainte qui force ses valeurs à être positives
145
146
147
CREATE TABLE TestCheck2(
att1 INTEGER CHECK(att1 > 0)
);
Création d’une table TestCheck2 avec un seul attribut. Celui-ci a
une contrainte qui force ses valeurs à être positives (raccourci
d’écriture)
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de création de tables avec contraintes
serie(nomSerie)
150
151
152
CREATE TABLE Serie(
nomSerie VARCHAR (255) PRIMARY KEY
);
saison(idSaison, dateLancement, #nomSerie)
154
155
156
157
158
CREATE TABLE Saison(
idSaison INT PRIMARY KEY ,
dateLancement DATE ,
nomSerie VARCHAR (255) REFERENCES Serie(nomSerie)
);
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de création de tables avec contraintes (2)
episode(numero, #idSaison, titre)
160
161
162
163
164
165
CREATE TABLE Episode(
numero INT ,
idSaison INT REFERENCES Saison(idSaison),
titre VARCHAR (255) ,
PRIMARY KEY(numero , idSaison)
);
acteur(numINSEE, nom, prenom)
167
168
169
170
171
CREATE TABLE Acteur(
numINSEE INT PRIMARY KEY ,
nom VARCHAR (255) ,
prenom VARCHAR (255)
);
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Exemple de création de tables avec contraintes (3)
joue(#numero, #idSaison, #numINSEE, salaire)
173
174
175
176
177
178
179
180
CREATE TABLE Joue(
numero INT REFERENCES Episode(numero),
idSaison INT REFERENCES Saison(idSaison),
numINSEE INT REFERENCES Acteur(numINSEE),
salaire DOUBLE ,
CONSTRAINT pk_Joue PRIMARY KEY(numero , idSaison , numINSEE),
CONSTRAINT check_salaire_positif CHECK(salaire > 0.0)
);
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
En résumé
I
I
Contraintes de clés (primaires et étrangères)
Contraintes sur les valeurs autorisées (unique, [not] null,
et check)
Démo avec MariaDB (script SQL en ligne)
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Plan
Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Motivation
Une base de données est amenée à évoluer :
I
I
Contraintes non implémentables à la création (e.g., deux
tables qui se référencent)
Nouveaux besoins ou fonctionnalités, qui nécessitent une
modification de l’application et de son modèle de données
Opérations fréquentes :
I
Ajout d’information ou modification du schéma d’une table
I
Mise à jour (CRUD) et suppression (CRUD) d’instance
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Création d’une BD
Création de tables
Insertion de n-uplets
Contraintes d’intégrité
Évolution
Commandes SQL pour l’évolution
I
Base de données (alter database, drop database)
I
Table (alter table, drop table)
I
Attribut (alter table)
I
Contrainte (alter table)
I
N-uplet (update, delete)
http://mariadb.com/kb/en/mariadb/alter/
http://mariadb.com/kb/en/mariadb/drop/
http://mariadb.com/kb/en/mariadb/update/
http://mariadb.com/kb/en/mariadb/delete/
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