Ce document présente les fondements des bases de données, en se concentrant sur leur conception, les modèles conceptuels et logiques ainsi que les systèmes de gestion de bases de données (SGBD). Il explique les techniques de modélisation, y compris le modèle entité-association (MCD) et le modèle logique de données (MLD), tout en abordant les enjeux de la gestion de la cohérence, de la sécurité et de l'intégrité des données. Enfin, des exemples concrets illustrent l'application de ces concepts dans différents contextes, comme la gestion des factures et des clients.

1. Chapitre 1 BASES DE DONNEES © HEC Carthage 2009-2010

2. Conception d’une base de données Définitions (BD, SGBD, …) Méthodes de conception Modèle Entité-Association : Modèle Conceptuel des données (MCD) - Concepts de base (entité, attribut, association, clé,…) - Diagramme E/A - Cardinalités Modèle Relationnel : Modèle Logique de données (MLD) Règles de passage du MCD au MLD Etude de cas

3. Définition d’une Base de Données Une BD est un ensemble cohérent de données mémorisé par un ordinateur, utilisé par de nombreuses personnes et possédant une organisation régie par un modèle de données défini pour les besoins d’une application. La BD possède une organisation donc une structure régie par un modèle.

4. Bases de données: O bjectif Fournir des concepts et des méthodes pour analyser des problèmes et construire des solutions prise en charge par des SGBD (système de gestion de bases de données: Access )

5. Bases de données : Objectif Afin de garantir la qualité des données enregistrées leur cohérence et leur intégrité leur protection en cas d’incident leurs accès simultanés et leur partage leur confidentialité Indépendance des données relationnelles

6. Système de Gestion de Bases de Données (SGBD) Un SGBD représente un ensemble de logiciels qui permet de décrire, manipuler, traiter les ensembles de données formant la base. Il doit : assurer la sécurité et la confidentialité des données pouvoir être utilisé par des non-informaticiens. assurer la définition des structures de stockage et des structures de données + suivi de leur évolution. assurer la cohérence des données.

7. Exemples Gestion du personnel, des étudiants, des cours, des inscriptions, … d’une université ou école, Système de réservation de places d’avion pour les compagnies aériennes, Gestion des comptes clients dans une banque, ...

8. BD & SGBD relationnels Une base de données (BD) relationnelle apparaît comme une collection de tables cache les détails techniques d’implantation accessible par SQL (Structured Query Language) créer des tables ajouter des colonnes ranger, modifier & consulter des données définir des droits d’accès Informix, DB2, Unify, Sybase, ORACLE , Access , ... CLIENT NOM ADRESSE LOCALITE COMPTE AMEUR BEN SALAH MRABET KRAIEM LABIDI CHAOUACHI GAFSI JELALI ROUISSI 23, a. Carthage 25, r. du Caire 112, r. d’Athène 5, a. de Madrid 180, r. de Rome 3, a. des Roses 14, r. de l’Eté 72, r. de la Gare 65, r. Lafayette Carthage Tunis Ariana Tunis Tunis La Marsa Carthage Ariana Tunis 125.000 -230.000 0.00 0.00 72.000 -258.000 870.000 -320.000 35.000

9. Construction d’une BD Séparer l’analyse de l’implantation : Analyse : schéma conceptuel de la BD solution abstraite indépendante de la technologie formalisme “Entité-Association” Implantation : structure de tables langage SQL

10. Processus de conception d’une BD Modélisation

11. Modélisation : Objectif Représenter l'ensemble des données: - sans redondances - avec un minimum de valeurs nulles en vue de minimiser la taille de la base de données issue du modèle. minimiser l'espace occupé en mémoire auxiliaire minimiser le volume d'informations manipulées lors de chaque accès à la base de données.

12. Exemple (Magasin LOGICA) Soit la facture N°3 du magasin LOGICA concernant l’achat d’un ordinateur multimédia et deux CD-ROM éducatifs auprès du vendeur Ali BEN SALAH. La facture mentionne le nom du vendeur, afin de calculer son chiffre d'affaires mensuel. La vente d'un article est matérialisée par une ligne de la facture.

13. Exemple (suite) Présence de cases vides (valeurs nulles) + redondances.

14. Modélisation L'étude du SI d'une organisation consiste à : réunir les documents, réaliser des entretiens pour établir la liste des informations utilisées.  Cette liste est divisée en groupes d'informations qui représentent des individus, des objets ou des concepts de l'organisation.

15. Modèle Conceptuel de données (M.C.D.) ou Modèle Entité-Association Repose sur la perception du monde réel sous forme d’un ensemble d’objets “ entités ” associés au moyen d’un ensemble d’“ associations ” entre ces objets. Modélisation = abstraction Il s’agit d’une description : - statique : les entités et les associations sont décrites par leurs propriétés (attributs) - dynamique : les associations traduisent les règles de gestion entre les entités identifiés. Exemple : Un Coureur fait partie d’une Équipe Numéro Code Nom Nom Nationalité Directeur sportif

16. Modèle Entité-Association Entité Une entité correspond à un objet abstrait ou concret que l’on perçoit de la réalité. Chaque entité est décrite par des propriétés (ou attributs ). Chaque occurrence de l’entité est définie par les valeurs de ses différents attributs. Exemple : l’entité Coureur a 3 attributs Le coureur (nº8, Ben Salah , Tunisienne) est une occurrence de l’entité coureur .

17. Modèle Entité-Association Attribut C’est une propriété caractéristique de l’entité. Il associe à chaque entité une valeur appartenant à un domaine. Un domaine est un ensemble de valeurs acceptables pour l’attribut considéré. Exemple : Le domaine de l'attribut code postal peut être l'ensemble des entiers positifs appartenant à l'intervalle [1000, 3000].

18. Modèle Entité-Association Identifiant (clé) d’une entité Chaque entité possède une clé qui permet d’identifier de façon unique chacune de ses occurrences. L’existence de cette clé garantit l’accès à n’importe quelle occurrence de l’entité. La clé (dite primaire ) est définit par un ou plusieurs attributs. Exemple : Deux coureurs ne peuvent pas avoir le même numéro. Par contre, on pourrait avoir deux coureurs ayant le même nom. l’attribut numéro est retenu comme clé primaire de l’entité Coureur . Coureur Numéro Nom prénom

19. Modèle Entité-Association Association Met en relation plusieurs entités. Une association n’existe que par les entités qu’elle met en correspondance. Elle peut être caractérisée par des attributs qui dépendent des occurrences que l’association met en relation. Une association est aussi appelée relation. On distingue : les associations n-aires qui relient plus de deux entités. les associations binaires qui ne relient que deux entités. Exemple : Le client Ali a commandé le produit n°20.

20. Diagramme Entité-Association

21. Modèle Entité-Association Cardinalité Pour une entité A en relation avec une entité B, il s’agit du nombre d’occurrences d’associations que possède une occurrence de l’entité A avec l’entité B. Quand on compte le nombre de produits d’une commande, on s’intéresse aux cardinalités de « commande » Quand on compte le nombre de commandes d’un produit, on s’intéresse aux cardinalités de “produit”

22. Cardinalités Cardinalités possibles : Cardinalités Traductions 0,1 aucun ou un 1,1 un et un seul 0,n aucun ou au moins un 1,n au moins un

23. Exemple (Magasin LOGICA) Soit la facture N°3 du magasin LOGICA concernant l’achat d’un ordinateur multimédia et deux CD-ROM éducatifs auprès du vendeur Ali BEN SALAH. La facture mentionne le nom du vendeur, afin de calculer son chiffre d'affaires mensuel. La vente d'un article est matérialisée par une ligne de la facture.

24. MCD (Exemple du magasin LOGICA) Le mod è le est é tabli à partir de la liste des informations qui r é unit toutes les donn é es é l é mentaires. Exemple de la facture du magasin LOGICA : Liste des informations : Les autres informations sont calculées à partir de cette liste élémentaire, ou bien ce sont des paramètres (Exp. taux de TVA).

25. MCD Chaque facture possède un numéro unique. Chaque article a une seule référence. Le nom de chaque vendeur peut ne pas être unique (cas d'homonymie)  création d’un matricule pour chaque vendeur. Les informations numéro facture , matricule vendeur , référence article sont appelés identifiants. Entités Associations facture ( numéro facture , date facture) vendeur ( matricule vendeur , nom vendeur) article ( référence article , description article, prix unitaire) un vendeur établit une facture les factures comportent autant de lignes ( ligne facture ) que d'articles vendus, chaque ligne mentionne la quantité vendue.

26. Diagramme E/A

27. Cardinalités Elles expriment le nombre de valeurs minimum et maximum que l'entité peut prendre dans l'association. Un vendeur établit aucune , ou au moins une facture Une facture est établie par un et un seul vendeur Un article figure aucune ou au moins une fois dans les factures Une facture comporte au moins un article

28. Exercice 1 Dans une entreprise, un département est identifié par un nom et caractérisé par une localisation. Un employé est caractérisé par un numéro, son nom, son grade et le département dans lequel il travaille. Le numéro d ’un employé est unique dans l’entreprise.

29. Employé Département NomD Localisation NoE NomE Grade 1,1 1,N travaille Exercice 1

30. Soient un ensemble de personnes et un ensemble de voitures. Une personne est caractérisée par un numéro qui l’identifie et par les voitures dont elle est l’unique propriétaire Une voiture possède un numéro de plaque, une marque et une date de mise en circulation. Exercice 2

31. No plaque Marque Date mise en circulation Personne Voiture 1,1 1,N NoP Exercice 2 possède

32. Soit un ensemble de personnes identifiées par un numéro et caractérisées par un nom. Soit un ensemble de banques identifiées par un numéro. Une personne peut ouvrir un ou plusieurs comptes dans une banque. Chaque banque affecte à ses comptes un numéro unique. Exercice 3

33. 1,N 1,N 1,1 1,1 Exercice 3 possède accorde Banque NoB Personne NoP NomP NoC Compte

34. Modèle Logique de Données (M.L.D.) ou Relationnel Une BD relationnelle est une BD dont le schéma est un ensemble de schémas de relations et dont les occurrences sont des tuples ou n-uplets (enregistrements) de ces relations. Les entités et les associations du modèle E-A sont représentées exclusivement par des relations (des tables ). Une entité est représentée par sa liste d'attributs. CLIENT ( Numclient , Nom, Adresse, Solde) Une association est représentée par la liste des clés des entités qu'elle associe et ses propres attributs. Facturer (# Numclient , # Numfacture , Période)

35. MCD MLD 1 MLD 2 Notation graphique: Entité 1 Entité 2 Association Relation1 Relation 2 Relation 1 Relation2 Relation 3 ou Modèle Logique de Données (M.L.D.) ou Relationnel

36. Modèle Logique de Données (M.L.D.) ou relationnel Le modèle logique est composé de relations qui décrivent les tables de données du système d'information. Il est construit à partir du modèle conceptuel, à l'aide de règles de transformations .

37. Règles de transformation (R1) 1. Les entités deviennent des relations, l'identifiant de l'entité devient la clé primaire de la relation correspondante.

38. Règles de transformation (R2) 2. Les associations disparaissent, mais le lien entre les deux entités est conservé. C.I.F

39. Règles de transformation (R3) 3. Les associations se transforment en relations. La clé de la relation est formée des identifiants des entités.

40. Exemple de la société LOGICA Soit l’exemple de la société LOGICA : l'entité facture  la relation facture , sa clé est le numéro de facture l'entité article  la relation article , sa clé est le numéro d'article l'entité vendeur  la relation vendeur , sa clé est le matricule du vendeur l'association établit disparaît, mais le lien entre facture et vendeur est conservé en intégrant à la relation facture le matricule du vendeur ( une facture est établie par un seul vendeur ) l'association ligne facture devient la relation ligne facture , sa clé est l'ensemble numéro article et numéro de facture

41. Modèle Logique de Données (M.L.D.) ou relationnel Les relations possèdent des clés primaires qui jouent le même rôle que les identifiants dans les entités. La clé primaire identifie de manière unique chaque ligne d'une table. Les relations possèdent éventuellement des clés étrangères (informations précédées du symbole #), qui sont des clés primaires d’autres relations.

42. Le modèle logique (Exp. de la société LOGICA) obtenu est le suivant : ligne facture ( # num é ro facture, # r é f é rence article , quantit é ) facture ( num é ro facture , date facture, # facture ( num é ro facture , date facture, # article ( r é f é rence article article ( r é f é rence article , designation article, prix unitaire ) vendeur ( matricule vendeur , nom vendeur ) vendeur ( matricule vendeur , nom vendeur ) Modèle Logique de Données (M.L.D.) ou relationnel facture ( num é ro facture , date facture, # matricule vendeur ) vendeur ( matricule vendeur , nom vendeur ) facture ( num é ro facture , date facture, # matricule vendeur ) vendeur ( matricule vendeur , nom vendeur )

43. Exemple de la société LOGICA : Modèle Logique de Données (M.L.D.) ou relationnel

44. Autre Exemple Un patient possède un numéro de dossier unique, un nom, une adresse et un numéro de téléphone. Un patient est suivi par un médecin généraliste, caractérisé par un numéro de matricule, son nom et un numéro de téléphone Un patient peut s’adresser aux policliniques pour obtenir des consultations auprès de médecins spécialistes. Une consultation est effectuée à une date donnée et dans une policlinique donnée, par un médecin spécialiste Seules les consultations sur rendez-vous, donc obtenues à une date antérieure à celle de la consultation, sont admises Etc. .. 0 , N 1 , 1 Suivi GENERALISTE MatriculeG NomG TéléphoneG PATIENT NumDossierP NomP AdresseP TéléphoneP

45. Schéma Entité-Association (exemple) 0,N 1,1 Suivi 0,N 0,N Emploi 0,N 0,N 0,N Consultation DateConsultation DatePriseRV Généraliste MatriculeG NomG TéléphoneG Patient NumDossierP NomP AdresseP TéléphoneP Spécialiste MatriculeS NomS Spécialités Policlinique NomP LocalitéP TéléphoneP

46. Transformation de schémas (exemple) EMPLOYE Matricule Nom Fonction DEPARTEMENT NomDép Adresse 1,1 0,N EMPLOYE Matricule Nom Fonction #NomDép DEPARTEMENT NomDép Adresse Modèle Entité-association Modèle Relationnel Occupe