normalisation (2)

7/23/2019 normalisation (2)

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Dé endancesfonctionnelles

1



DÉPENDANCES

FONCTIONNELLES Un type important de contraintes intervenant au

niveau d’un schéma de relation est la dépendancefonctionnelle

a erm na on es pen ances onc onne esest une partie importante de la conception debase de données selon le modèle relationnel, etdans la normalisation et dé-normalisation de

bases de données.

2



NOTION DE DÉPENDANCE FONCTIONNELLE

(DF)

DF

Un attribut A2 dépend fonctionnellement d'unattribut A1 si à unevaleur de A1 correspond au plusune valeur de A2 :

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

A1

A2

Non

( A

1 =d terminant ou 1 d termine 2)

3

1 2→

numEn

NomEnseignant

codeMatière

matière

…

Un enseignant n’intervient que dans une matière.

Plusieurs enseignants peuvent intervenir dans une même matière.

Les noms d’enseignants et de matières ne sont pas les ‘identifiants’.

On a les DF suivantes :numEn→→→→ NomEnseignant, codeMatière, matière,

codeMatière→→→→

matière



NOTION DE DÉPENDANCE

FONCTIONNELLE (DF) Exemple:

A l’ensemble de phrases suivantes:- Une voiture est identifiée par un numérod’immatriculation N_imm

- Une voiture a une couleur

- À une voiture correspond un type- À un type de voiture correspond une puissance

On peut associer l’ensemble de DF suivant:

{N_imm ->Type, N_imm -> Couleur, Type ->Puissance} 4



NOTION DE DÉPENDANCE FONCTIONNELLE

(DF)

DF élémentaire (un unique déterminant)

Une DF est élémentaire si ni , nine sont des DF 1 2 3, A A A→ 1 3 A→

2 3 A→

numEn

5

codeMatière

matière

...

a su van e :

numEn, NomEnseignant→→→→codeMatière

n’aurait pas été élémentaire dansl’exemple précédent

En effet numEn suffit pour déduirecodeMatière

Il n’est PAS nécessaire d’avoir numEn ET

enseignant pour déduire codeMatière



NOTION DE DÉPENDANCE

FONCTIONNELLE (DF)

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

A1 A2

X

X

X

X

X

A3

1 3 A A→

DF directe

Une DF est directesi n'existe pas de DF

et .1 2

A A→

A A→

N’est pas une DF directe :

numEn→→→→

matiéreparce que numEn→→→→ codeMatière et codeMatière

→→→→matière

X X

6



Contraintes

référentielles ou

contraintesd’inclusion7



INTÉGRITÉ RÉFÉRENTIELLE

C’est une contrainte concernant deux relations

(tables)

Utilisée pour spécifier une relation entre lesup es ans eux re a ons.

8



CONTRAINTES RÉFÉRENTIELLES OU

CONTRAINTES D’INCLUSION

Souvent nous voudrions assurer qu'une valeur

apparaissant dans une relation pour un ensembledonné d'attributs apparaisse aussi pour un autreensemble d'attributs dans une autre relation. ' .

L'intégrité référentielle est habituellementimposée par la combinaison d'une clé primaire ou

clé candidate, et d'une clé étrangère

9





Une base de données d'employésstocke le département dans lequel

chaque employé travaille.

Le champ "Dept.No" dans le tableauEm lo é est déclaré comme clé

Name Dept.no Qualified

Julie 27 Yes

Employé

étrangère, et il réfère au champ"Dept.No" dans le tableauDépartement où c’est une cléprimaire.

L'intégrité référentielle serait casséepar l'effacement d'un départementdu tableau Département si desemployés listés dans le tableau

Employé sont listés commetravaillant pour ce département.

.. .. ..

Dept.no Building Name

27 H2 Finance

14 A4 Marketing10

Département





Le SGBD impose l'intégrité référentielle, Soit en effaçant aussi les rangées de la clé étrangère

pour maintenir l'intégrité,

’ ,

lignes de la relation employé avec Dept.no = 27) Soit en renvoyant une erreur et en n'effectuant pas

l'effacement.

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Un exemple d'une basede donnée qui n'a pasimposé d'intégritéréférentielle :il y a une valeur clé

artiste_id artiste_nom

1 Prodigy

2 Red Hot ChilliPeppers

Tableau d’artiste

trang re artiste_i dans le tableau de CDqui référence un artistenon-existant

En d'autres mots, il y aune valeur cléétrangère sans valeur

clé primaire.

a o ea

artiste_id CD_id CD-nom

3 1 Bends

4 2 Blue lines

3 3 OKcomputer

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Tableau de CD





Ce qu'il s'est passé :

Il y avait un artiste appelé« Massive attack», avec uneartist_id de "4", qui a étéeffacé du tableau Artiste.

artiste_id artiste_nom

1 Prodigy

2 Red Hot ChilliPeppers

Tableau d’artiste

Cependant, l'album « BlueLines » référait à cet artiste.

Avec l'intégrité référentielleimposée, ceci n'aurait pasété possible.

3 RadioHead

Artiste_id CD_id CD-nom

3 1 Bends

4 2 Blue lines

3 3 OKcomputer13

Tableau de CD



Normalisation

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SOMMAIRE

La normalisation

Buts de la normalisation Formes normales

Première forme normale

Deuxième forme normale Troisième forme normale Forme normale de Boyce-Codd

Algorithme de Normalisation Algorithme de Normalisation – Exemple Entre Fonctionnel et Opérationnel Dénormalisation



L A NORMALISATION

La conception d’un MCD représente la vision de

la réalité de l’analyste. Le formalisme obtenu,établi avec une méthode, ne garantit pas justesseet optimisation.

La justesse dépend de la compétence et del’expérience de l’analyste.

L’optimisation est obtenue par les mécanismes de

la normalisation.



NORMALISATION

C’est vérifier que la structure devant

recevoir des données est organisée pouréviter: ’ des anomalies de conception (sources

inévitables d’incohérence à court ou long

terme).



NORMALISATION

Définition:

Le processus de restructurer le modèle de donnéeslogiques pour : Eliminer les redondances,

, Réduire le potentiel d'anomalies pendant les

opérations sur les données.



L A NORMALISATION Les besoins de normalisation :

3 problèmes de cohérence lors de mises à jours de laBD:

anomalie d'insertion (si on rajoute une commande il faut quel'article existe)

1,n 1,n

ARTICLErefartdesignartdescriartmarqueart

FournisseurFnonomadresse

Commandesqute

anomalie de suppression (si on enlève un fournisseur il fautenlever toutes les commandes de ce fournisseur)

anomalie de modification (si on modifie le numéro d'unarticle il faut modifier toutes les commandes avec ce numéro

d'article Fournissuer

Fno

Nom

adresse

Article

Refart

Designart

Descriart

marqueart

Commandes

Refart

Fno

qute



L A NORMALISATION

La théorie de la normalisation repose sur l'analyse

de dépendances entre attributs qui sont à l'originede phénomènes de redondance. La normalisation consiste en des méthodes de

.

Dans certains situations, pour des raisons

d'efficacité, on dénormalise.



NORMALISATION

Les classifications formelles utilisées pour décrire

le niveau de normalisation d'une base de donnéesrelationnelle sont appelées les formes normales(FN)

Il existe huit formes normales. Les quatrepremières sont les plus pratiques et sont àconnaître.



NORMALISATION

Chaque nouvelle forme normale marque uneétape supplémentaire de progression vers desrelations présentant de moins en moins deredondance

Le but..est d'obtenir une représentation des donnéesprésentant un minimum de redondance àl'intérieur de chaque relation et un maximum

d'indépendance entre les différentes relations



FORMES NORMALES

Première forme normale

Deuxième forme normaleTroisième forme normale

orme norma e e oyce- oQuatrième forme normale

Cinquième forme normale

Forme normale de domaine/clé

Sixième forme normale



• Edgar Codd est à l’origine de la définition des

formes normales …1FN, 2FN, 3FN, BCFN.

• Les quatrième et cinquième formes normales

représentation des relations n-n et 1-n entre lesattributs.

• La sixième forme normale (6FN) inclut desconsidérations pertinentes pour les bases dedonnées temporelles.



LA NORMALISATION

La théorie de la normalisation est baséesur les "dépendances fonctionnelles"(DF).

C.A.D. Dépendance entre lesinformationsPar exemple, le salaire dépend de la

qualification



Les dépendances fonctionnelles traduisent descontraintes sur les données Par exemple, on décide que deux individus différents

peuvent avoir même nom et prénom mais jamais lemême numéro de sécurité sociale.

Ces contraintes sont représentatives d'une perceptionde la réalité et imposent des limites à la base



DÉPENDANCE FONCTIONNELLERappel: Définition : dépendance fonctionnelle

On dit qu'un attribut B dépend fonctionnellement d'unattribut A si, étant donné une valeur de A , il luicorrespond une unique valeur de B.

o a on : -->

Exemple :La dépendance fonctionnelle SS NOM signifie qu'à unnuméro est associé un nom seulement.

Remarquons qu'une dépendance fonctionnelle n'est généralement pas symétrique, c'est-à-dire que SS NOMn'interdit pas que deux personnes distinctes (correspondant

à deux SS différents) portent le même nom.



NORMALISATION : 1FN1FN (rubrique élémentaire) :

Un MLD est dit en première forme normale, si toutes les entités

sont composées d’attributs élémentaires ou atomiques (horsclefs concaténées).

IP Role

Conséquences :

un attribut représente une donnée élémentaire dumonde réel ; Un attribut ne peut désigner, ni une donnée composée

d'entités de natures différentes, ni une liste de données

de même nature.

. . . c en

192.168.0.2 serveur

192.168.0.4 client et serveur



NORMALISATION : 1FNExemples :

l’entité ARTICLE peut être considérée comme

n’étant pas en 1FN à cause de l’attribut descriart quicontient une description (avec plusieurs composants)de l’article.

D’après l’analyse de l’existant, il ne s’agit pas d’unattribut ayant à subir des traitements, donc, il a été décidé de la maintenir en un seul attribut.

Fournissuer

Fno

Nom

adresse

Article

Refart

Designart

Descriart

marqueart

Commandes

Refart

Fno

qute



NORMALISATION : 1FN Si on veut avoir les notes d'un étudiant :

N o m N o t e s

E in ste in 8 ,1 2 .5

N o m N o t e

1

N o t e

2

N o t e

3

E ins te in 8 12 .5 N U LL

F re ud 2 .5 0 18

…

N’est pas en 1FN. Pour y remédier, on peut soit créer unattribut par note si le nombre maximal de notes est connuet si le nombre moyen de notes par personne est proche dece maximum,

Soit fabrique autant de tuples que de couples (nom, note)

F re ud 2 .5 , 0 , 1 8

…

Nom Note

Einstein 8Eintein 12.5

Freud 2.5

Freud 0

Freud 18

…



NORMALISATION

: 1FN (a) A une relation ‘emboitée’.

(b) En conséquence, ce n'estpas en 1FN.

(c) Pour normaliser la relation, on enlève les attributsemboités, et on les met dans une nouvelle relation

(EMP_PROJ2) avec la clé primaire.



NORMALISATION : 2FN2FN (dépendance fonctionnelle

élémentaire) :

Un MLD est dit en deuxième formenormale, si:- il remplit les conditions de la 1FN et si,

- tout attribut n'appartenant pas à une clé nedépend pas d'une partie de cette clé .

A B CA,B -> C

B->C



NORMALISATION : 2FN La 2FN est basée sur le concept de dépendance

fonctionnelle totale Définition de la dépendance fonctionnelle totale x y:

si la suppression d'un attribut A de x signifie que ladépendance n'existe plus



NORMALISATION : 2FN Exemple:

Considérons une table « Membres du Departement"

dont les attributs sont :ID departement,ID employe,

et supposons qu’un employé travaille dans un ouplusieurs départements.La combinaison de ID departement et de ID employe

identifie de manière unique un enregistrement de la

table.Est-ce que cette table est en 2FN?Comme Date de naissance employe ne dépend que d’un

seul de ces attributs – l’ID employe – la table n’est

pas 2NF.



NORMALISATION : 2FN Autre exemple : Considérons la relation PLAGE de schéma suivant :

PLAGE (NOMP, REGION, TYPE, POLLUTION)où la clé est (NOMP, REGION). Supposons que la

pollution est bien dépendante de la plage (identifiéepar , ma s que e ype es , quanà lui, dépendant de la région seule.

Que pouvons nous faire?:La deuxième forme normale nous impose de

distinguer deux relations R1 et R2 de schémasrespectifs : R1 (NOMP, REGION, POLLUTION) ;

R2 (REGION, TYPE).



NORMALISATION : 2FN

Etant données les dépendancesfonctionnelles dans (a) nous pouvonsmettre la relation en 2FN



NORMALISATION : 3FNDéfinition : troisième forme normale:

Une relation est en troisième forme normale si :- elle est en deuxième forme normale ;- tout attribut n'appartenant pas à une clé ne dépend

as d'un attribut non clé.

- cad toute DF dont la partie droite n’est pas une clé doitavoir une partie gauche qui est une clé :

A, B, CB, C OK



NORMALISATION : 3FN Exemple :Considérons une table "Departements" dont les attributs sont

ID departement,

Nom departement,ID manager, Date embauche manager e supposons que c aque manager peu g rer un ou p us eurs

départements.ID departement est une clé candidate.Bien que Date embauche manager est fonctionnellement dépendantede {ID departement}, elle est aussi fonctionnellement dépendante del’attribut ID manager.

ID departement Date embauche managerID manager Date embauche manager X

Ceci signifie que la table n’est pas 3FN.Departements (ID department, Nom departement, ID manager

Information Manager (ID manager, date embauche manager)



NORMALISATION : 3FN Autre exemple: Considérons maintenant la relation PLAGE de

schémaPLAGE (NP, REGION, TYPE, POLLUTION)

où la clé est NP.

Supposons maintenant comme dans l'exempleprécédent que le type est dépendant de la région.La troisième forme normale nous impose de

distinguer deux relations R1 et R2 de schémas

respectifs :R1 (NP, REGION, POLLUTION) ;R2 (REGION, TYPE).



NORMALISATION : 3FN Autre Exemple :Enseignant (Nom, Bureau, Batiment, Discipline, telephone)

Avec des contraintes d’intégrité : Un bâtiment héberge desenseignants d'une même discipline; un bureau donné possède unnuméro de d'appel unique.

Avec les DF: Batiment DisciplineBatiment, BureauTelephone

Telephone Bureau, Batiment

Note: la deuxième contrainte définit une relation 1-1, doncune DF reflexive.



ENSEIGNANT (NOM, BUREAU, B ATIMENT,

DISCIPLINE, TELEPHONE) La dépendance Batiment->Discipline ne concerne

pas la clé. La relation Enseignant n'est pas 3FN. On sort donc l’attribut Discipline de la relation

Enseignant (dépendant d’un attribut non-clé) et oncréé une nouvelle relation Affectation:

Affectation(Batiment,Discipline)

Les dépendancesBatiment, Bureau->TelephoneTelephone->Bureau, Batiment

ne concernent pas la clé. On créé la nouvelle relation:

Annuaire(Bureau, Batiment, telephone) La relation Enseignant d’origine peut être

renommée Siège, avec les attributs restant:Siege(Nom,Bureau,Batiment)



NORMALISATION : BOYCE-CODD

La FNBC était proposée comme une forme plussimple de 3FN, mais elle est finalement plusstricte que la 3FN.



NORMALISATION : BCFNDéfinition : Boyce-Codd forme normale:

Une relation est en BCFN si :- elle est en 3rd forme normale ;- aucun attribut ne dépend d'un attribut non clé.

. . .

flèche) un clé candidate ou primaire entière.

A, B, C



NORMALISATION : EXEMPLE FNBCConsidérons la relation suivante: Cours (Matiere, Classe,

Professeur)

complétée par les règles de gestion suivantes:un professeur n'enseigne qu'une seule matière,un classe n'a qu'un seul enseignant par matière

desquelles on déduit les DF suivantes:Matière, Classe ProfesseurProfesseurMatière

Cette relation est en 3NF, néanmoins il est impossible d'enregistrer

un professeur sans classe affectée (puisque classe est une partiede la clé primaire de la table Cours), et la disparition d'une classepeut entraîner la disparition de professeur.

Ceci est du au fait qu'une DF n'ait pas comme origine une clé de larelation.



NORMALISATION : EXEMPLE FNBCOn pourrait alors décomposer la table Cours en 2 tables:Spécialité (Professeur, Matière)Enseignant (Classe, Professeur)

Mais la première DF serait alors perdue…

N 2IÈME



NORMALISATION : 2IÈME EXEMPLE

FNBCConsidérons la relation suivante:

Fournisseur (nom, adresse, produit, prix)

avec les DF suivantes :

DF2: nom, produit prix Alors la clé de la relation Fournisseur est [nom, produit].Cette relation n'est pas en FNBC, car dans la DF1, la

partie gauche "nom" n'est pas une clé entière.

normalisation (2)

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