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Réseaux IP & Bases de données

Session 1 : SGBD, BD & Modèle

Entité Relation Erwan TRANVOUEZ [email protected] erwan.tranvouez.free.fr/cours/polytech.html

Département Microélectronique & Télécommunications

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Objectif du cours

Appréhender les bases conceptuelles et techniques supportant le traitement et le stockage des données.

Ce cours aborde : L’utilisation La conception L’exploitation

des bases de données

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Biblio/Web ographie

Gardarin G., "Bases de données objet et relationnel", Edition Eyrolles, xxxx (ISBN : 2-212-09060-9).

Nanci D., Espinasse B, "Ingénierie des systèmes d'information : MERISE 2°génération", Vuibert Informatique, 4°édition, 2001 ( ISBN : 2-7117-8674-9).

SQL, Collection Le tout en poche, Ronald R. Plew, Ryan K. Stephens

Site de G. Gardarin : http://georges.gardarin.free.fr/ (livre téléchargeable gratuitement !)

Site de B. Espinasse : http://www.lsis.org/espinasseb/enseignement.html

http://georges.gardarin.free.fr/

1. Systèmes d’Information et Systèmes de Gestion de Base de données Introduction

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Définition

Le système d’Information a pour mission: Mémoriser l’information: acquisition (donc ouvert avec

l’extérieur), stockage Diffuser l’information : restitution pouvant être d’ailleurs

contrôlée/limitée Maintenir cohérente l’information: dans le temps et

intrinsèquement… Transformer et produire de nouvelles informations… De pouvoir évoluer

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Usage des Systèmes d’Information d’entreprise

En gestion (management) de l’entreprise : ERP (Entreprise Resource Planning) ou Progiciel de Gestion Intégrée SCM (Supply Chain Management) ou Gestion de la Chaîne Logistique. Gestion des stocks

En gestion commerciale E-Commerce : gestion des commandes en ligne CRM (Customer Relationship Management) ou Gestion de la Relation

Client En Production

GPAO : Gestion de Production Assisté par Ordinateur GMAO : Gestion de maintenance assistée par ordinateur

En Conception GDT : Gestion des Données Techniques PLM (Product Life Management)

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Usage des Systèmes d’Information

De manière également transversale à ces applications : Système de Travail Collaboratif Workflow Intranet, portails Site internet

=> Bref toute application requérant de mémoriser et diffuser l’information …

Dés lors qu’un SI gère des informations il faut optimiser la gestion des données (espace mémoire de données, durées des traitements) qu’il manipule

=> s’appuie en général sur un module de gestion de données autonome spécialisé dans cette tâche.

=> Un Système de Gestion de Base de Données

8/51 Zoom sur les logiciels de gestion de contenu ou Content Management System (CMS)

Web « classique » Pur HTML

Fichiers HTML

Web « dynamique » ex: php

Où sont les données ? ICI

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Ex : Logiciel de gestion de contenu ou Content Management System (CMS)

Source : http://corporate.airfrance.com

Site internet réalisé avec un CMS (Typo3) ⇒Transparent pour l’utilisateur qui ne récupère/voit que du HTML

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Ex : Logiciel de gestion de contenu ou Content Management System (CMS)

Source : http://www.mbsms.com/

Où sont les données ?

ICI

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Pourquoi des sauvegarder les données ?

Pour sauvegarder « l’état » d’un programme entre deux exécutions L’exécution d’un programme consiste

à le charger en mémoire de travail, réserver de la mémoire pour les données, Exécuter les instructions du programme …

A la clôture du programme, toute modification est perdue …

… si elle n’est pas sauvegardée ailleurs Ailleurs ?

Disque dur, Cle USB, CD/DVD Rom, Bande Magnétique …

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Programme et Sauvegarde… 1ere solution : le programme gère lui-même

son/es fichier/s de données Il créé, Lit, Modifie ce/s fichier/s En mode texte :

le fichier est manipulable en dehors du programme (éd. texte) Accès séquentiel (ie parcours tout le fichier)

En mode binaire Accès sélectif (on se déplace de n octets) Fichier exploitable «uniquement» par l’application

IHM API Acces

Données

Module 1

Module 2

…

Module n

Fichier texte ou binaire

Ex en C : fwrite/fprintf dans un flux (chaine ou structure)

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Programme et Sauvegarde…

1ere solution : le programme gère lui-même son/es fichier/s de données Avantages :

Rapide à développer Inconvénients:

Codes différents imbriqués => debuggage, maintenance rendus plus difficiles

Réutilisation limitée : nouvelle application => on refait tout Gestion « basique » des données non optimisées

incompatible avec des projets de gestions sophistiqués : lecture/écriture de données, recherche de données (accés linéaire) etc…

=> Envisageable pour de faible volume de donnés => Pas multi utilisateur (client seul)

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Programme et Sauvegarde…

2eme solution : déléguer la charge de la gestion des données à un programme spécialisé Avantages :

Optimisation des traitements Séparation/spécialisation de l’application en fonction des

tâches (améliore la maintenance) Possibilité d’un accés concurrentiel au données (via le prog.

Spé.) Inconvénients:

Architecture plus complexe Requiert un langage d’interactions entre le programme

utilisateur des données et le programme spécialisé => C’est ce que propose un SGBD…

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Exemple d’utilisation de SGBD : Commerce en ligne

Source: Microsoft (Doc SQL Server, SGBD de Microsoft)

Base de Données (catalogue, commandes

Stocks)

SGBD (gère l’accès au

données)

Utilisateur

Vente.com (serveur web)

ProduitA Prix HT StocksAmpoules 3 100Ballon 10 20Carambar 2,4 200Dacia 8000 3

Table (vision logique)

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Exemple de problématique gestion d’énergie

Source : Un système de gestion d’énergie, O. Commenge, D. Chevalier, Technologies STI2D http://eduscol.education.fr/sti/sites/eduscol.education.fr.sti/files/ressources/techniques/939/939-179-p58.pdf

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Système de Gestion de Base de données (SGBD)

Système dédié à la gestion des données. Sépare la gestion logicielle des données de leur usage Protège la cohérence des données Autorise un accès concurrentiel aux données (plusieurs

connexions simultanées) Exemple de SGBD :

Oracle, PostgresQL, MySQL Dans une moindre mesure (SGBD « interne »):

MS Access, Libre Office Base Mais aussi SQLite

utilisé par Firefox, Airbus pour logiciel de vol, Bosh (gestion multimedia), Android, Skype !

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Concevoir une application gérant des données

In fine requiert :

Définir Besoins Utilisateurs en

Information

Quelles informations, pour quoi faire, quels traitements, quelles interfaces

graphiques …

IHM Interfaces Homme

Machine Design, vérification,

contraintes…

Définir les Données

Informations pertinentes organisées et structurées MCD MLD

Tables (Fichiers)

Définir Architecture

Solution Logicielle, Configuration, Déploiement…

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Pourquoi structurer l’information

Objectif « conceptuel » : Clarifier, simplifier l’information, les données sur lesquelles on

travaille. Objectif technique :

Optimiser l’espace occupé par l’information (éviter les doublons) Mieux organiser l’information pour mieux la trouver (index) Gérer « physiquement » au mieux les données

Concrètement ? Définir un modèle de données qui deviendra une table puis un

fichier (en fait plusieurs).

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Exemple de modèles de données (MCD Merise)

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Exemple de démarche

1 • Analyse données existantes • (Textes, Formulaire, Factures, Document…)

2 • Extraire les informations (liste des mots)

3 • Structurer ces informations dans un MCD

4 • Traduire/Transformer le MCD en un modèle relationnel (MLD par ex.)

5 • Traduire le modèle relationnel en code SQL permettant de créer les

tables dans la base de données (CREATE TABLE…)

6 • Exploiter les données avec des requêtes (SELECT…)

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Exemple simple (1 entité)

Modèle relationnel : Livre (ISBN, NomAuteur, PrenomAuteur, Titre)

Modèle Entité Relation

Table ISBN NomAuteur PrénomAuteur Titre 209178527X NEY Henry Automatique et

informatique industrielle

2851102869 FAURE Jacques Almanach Vermot 2010

2070628035 ABOUET… Marguerite Aya de Yopougon, Tome 5

2. Modélisation des données : MCD

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Objectifs du Modèle Conceptuel de Données

Représente la partie statique du SI: les informations. Il s’agit d’identifier et de caractériser les objets du

discours et leurs interrelations… Un MCD :

énumère l’ensemble des informations du domaine d’étude

les structure et les organise dans un langage clair sans tenir compte des objectifs d’informatisation ni

des contraintes matérielles

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Construction du MCD

S’appuie sur l’existant : Documents manipulés (facture, Bon de Commande,

procédures) Entretiens acteurs du domaines (description de leur activité

en contexte, problèmes rencontrés …) S.I. déjà informatisé (BD, Fichiers Excel©, Interfaces, etc…)

Ou sur l’identification des informations nécessaires liste d’informations

… suivie de leur caractérisation propriétés descriptives

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Exemple d’informations brutes

une entreprise est une structure économique et sociale

comprenant une ou plusieurs personnes et travaillant de

manière organisée, en combinant certaines ressources,

pour fournir des biens ou des services à des clients. Analyse du texte :

Identifier les mots importants Extraire les informations principales :

Entreprise Personne Bien Service

Les relations entre les mots Comprenant, une ou plusieurs, fournir

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Construction du MCD

Cette énumération nécessite des cycles de structuration réguliers Identification des synonymes

Ex: Société, Entreprise, Compagnie => unification/réification : Entreprise

Explicitation des ambiguïtés Livre : œuvre, édition, exemplaire papier Cf. Exemple plus tard

Simplification des relations 1 ternaire -> 2 binaires

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Formalisme utilisé

Formalisme Entité-Relation (E-R) Concepts :

Entité Relation Propriété Multiplicité/Cardinalité

1,1

StageidStageintitulédescriptionduree

0,n

EntrepriseidEntreprisenomraison socialeadresseCAAnnuel

proposeproposer

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Concept Entité

Entité : modélise les objets du discours Définit une classe d’objet : un stage Généralise un ensemble d’occurrences : une entreprise

-> (Etp X, Etp Y, Etp Z) Règles de modélisation

Règle de pertinence : l’entité modélise un objet nécessaire concret ou abstrait du monde réel. Ex: Personne <-> Etudiant/ContactEtp

Règle d’Identification : chaque occurrence doit être identifiée. Chaque entité a donc une propriété dont la valeur est unique pour une entité dans le temps.

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Exemple d’identification des Entités

Informations récoltées : L’entreprise X a embauché M. Maque (promo 2020) L’entreprise Y a embauché M. Paul (promo 2020) L’entreprise X a embauché Mlle. Quarteney (promo 2021)

Il y a 5 éléments (mots) pouvant être ici regroupés

en 2 types d’entités Entreprise : Entreprise X, Entreprise Y Élève : Maque, Paul, Quarteney

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Retour sur l’Exemple

Informations principales : Entreprise Personne Bien Service

MCD préliminaire : (limité aux entités vides)

une entreprise est une structure économique et sociale comprenant une ou plusieurs personnes et travaillant de manière organisée, en combinant certaines ressources, pour fournir des biens ou des services à des client

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Propriété

Propriété : élément d’information n’existant pas seul, élémentaire Nom : toto, titi, tutu Solde : 10, 1000, -3

Une propriété peut être décrite comme étant composée d’autres propriétés.

Ex: adresse composée D’une dénomination de lieu : rue, avenue, boulevard D’un numéro D’un nom de bâtiment D’une ville D’un code postal Etc…

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Exemple d’identification des propriétés


Dans le texte certains mots caractérisent ou font référence à

d’autres : X,Y sont les noms des entreprises Maque, Paul, Quartenay sont les noms des élèves promo 2010 et promo 2011 sont les promos auxquelles ont appartenu

les élèves Rattachement des propriétés

aux entités : Entreprise <- nom Eleve <- nom

<- promo <- genre

S t ai d Si n t id e sd u r

n

E n t ri d E nn o mr a i s o a d r eC A A

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Retour sur l’Exemple : ajout des propriétés

Ajout des propriétés descriptives :

Identifiant garantissant le respect de la règle

d’identification

1 code postal identifie une seule ville

=> Possibilité de redondance d’information

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Concepts de Relation (entre Entités)

Caractérise des liens entre des occurrences de plusieurs entités

Le schéma ci-dessous se lit : 1 stage est proposé par 1 entreprise et 1 seule

1 entreprise propose 0 ou n stage (ie pas de limite max)

1,1

StageidStageintitulédescriptionduree

0,n


propose

Cardinalité Min..max

Nom de la relation Et eventuellement propriétés

Dépendance fonctionnelle

proposer

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Multiplicités Précise ou contraint le nombre de participations à la relation

: Min : nombre minimum d’occurrences Max : --------- maximum ------------------ Au niveau conceptuel, la cardinalité mini peut être laissée

indéterminée (?).

Participation Optionnelle Obligatoire

Unique 0,1 1,1

Multiple 0,n 1,n

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Concepts de Relation entre Entités (suite) La relation peut avoir des propriétés

Exemple d’occurrences de cette relation

Université de Grak reçoit 1500€ de l’entreprise X Université de Grak reçoit 1000€ de l’entreprise Y L’école de Vanne reçoit 1800€ de l’entreprise X

Plusieurs relations peuvent relier en même temps 2 entités

0,n

0,n


0,n

0,n

EtablissementidEtablissementnomvillespecialité

verser TxAppsomme

etre en relation commerciale

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Exemple d’identification des relations


Ces entités une fois identifiées sont liées entre elles par des relations explicites Une entreprise peut embaucher des élèves Un(e) élève peut être embauché(e) par une entreprise C’est la même relation mais lue dans des sens différents

Embaucher(Entreprise, Eleve)

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Identification des multiplicités

Le nombre d’individus (occurrences d’une entité) pouvant participer à la relation peut être précisé : Un élève est embauché par 1 entreprise au maximum (0 s’il n’a pas

d’emploi). Une entreprise (ex. X) peut embaucher plusieurs élèves (voire 0).

Une entreprise peut embaucher 0 à n élèves. Un élève peut être embauché par 0 ou 1 entreprise.

0,nEntreprise

Nom 0,1 EleveNomPromo

embaucher

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Développement du MCD

Informations pouvant être rajoutées : Le salaire d’embauche : c’est une information supplémentaire

qui caractérise la relation entre Entreprise et futur employé. La notion de promotion est en fait plus générale ou extérieure à

un(e) élève Un(e) élève fait partie d’une promotion mais l’inverse n’est

pas vraie Une promotion a (normalement) plusieurs élèves Une même promotion peut être présente plusieurs fois pour

différents élèves (=> répétition d’information)

Création d’une nouvelle entité : Promotion avec année comme propriété.

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Développement du MCD : Résultat

0,nEntreprise

Nom 0,1

1,1

EleveNom

embaucherSalaire

1,n

PromotionAnnée

appartenir

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Retour sur l’Exemple : ajout des relations

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Retour sur le concept d’Entité Règles de modélisation

Règle de distinguabilité : 2 occurrences ne peuvent être confondues. => ajout d’une propriété « identifiant ». Ex: n° INSEE, n° INE, ISBN …

Règle de vérification ou de non-répétitivité: doit être applicable à toute les occurrences d’une entité à un instant donné : chaque propriété ne peut avoir qu’1 seule valeur. Sinon, cette information doit être externalisée.

Entreprise idEtp Nom Raison Sociale Adresses -rue -batiment ….

Entreprise idEtp Nom Raison Sociale

Adresse idAdresse Rue batiment

posseder

1,n 0,n

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Relation réflexives

Cas des relations dites réflexives :

0,nfilleul

0,nparrainEleveIngenieur

idEleveAnnéePromotionnomprenomage

recommanderNote

Rôle

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Multiplicité dans les relations ternaires 1/2

Ex d’occurrence : M. Dupond a visité M. Dupont dans

l’Entreprise Dupons

Multiplicité: elles traduisent les participations à la relation. Enseignant (1,n) : tout enseignant a visité

au moins une fois. EleveIngenieur(0,n): un élève peut ne pas avoir de visite et un autre à

l’inverse avoir reçu plusieurs visites… Entreprise(0,n): une entreprise peut ou pas avoir des visites

1,n

EnseignantidEnseignantnomprenomadressespecialité

0,n


0,n

EleveIngenieuridEleveAnnéePromotionnomprenomage

visiter

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Multiplicité dans les relations ternaires 2/2

Que signifie concrètement « participer à la relation » Un triplet de 3 occurrences de chaque entité peut être constitué pour établir

la relation « visiter » La multiplicité (ou cardinalité ) 1..n de la patte de la relation Visiter qui relie à

Enseignant impose que toute occurrence d’Enseignant participe au - 1 fois à cette relation.

A l’opposé, il est possible qu’une occurrence d’Entreprise ne se trouve pas dans le tableau ci-dessous (ex. entreprise enregistrée comme fournisseur de la formation qui bien qu’elle soit destinataire de demandes de stages n’y réponds pas).

1,n

EnseignantidEnseignantnomprenomadressespecialité

0,n


0,n

EleveIngenieuridEleveAnnéePromotionnomprenomage

visiter

Enseignant EleveIng Entreprise Pr Tourne M. Baille PME SARL

MdC Sol M. Cikle Gd Comte SA Dr Schnock M. Keen PaÏ SSII

Pr Tourne M. Keen PaÏ SSII MdC Ornet M. Mercry HAL SA

Occurrences de la Relation visiter

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Exemple d’ambiguïté 1/4

Modéliser les informations suivantes : Le système informatique d’une bibliothèque municipale,

doit enregistrer les informations suivantes: Rechercher un Livre

Càd recherches exprimées par les lecteurs pour identifier par exemple des livres pas encore disponibles mais populaires chez les usagers

Emprunter un Livre

Représentons ces informations avec un MCD

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Modéliser les informations suivantes : Le système informatique d’une bibliothèque municipale, doit enregistrer les

informations suivantes: Rechercher un Livre Emprunter un Livre

Approche « naïve »

Usager idUsager Nom Prénom Age

Livre ISBN Titre Auteur …

0,n 0,n

rechercher

emprunter 0,n 0,n

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En fait, la notion de Livre est ambigüe, elle recouvre aussi bien les notions: D’œuvres littéraires D’éditions de cette œuvre pouvant différer de format (poche, broché),

d’adaptation (Reader Digest1, bande dessinée,…), d’année de publication…

D’exemplaire (un livre populaire pouvant exister en plusieurs exemplaires ex. Bibliothèque Universitaire)

La phrase Rechercher un Livre est également ambigüe, ce qui est cherché peut n’être que le titre

Le système informatique d’une bibliothèque municipale, doit enregistrer les informations suivantes:

Rechercher un Livre Emprunter un Livre

1 – Reader Digest propose/ait des éditions « résumées » de livre.

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Exemple d’ambiguïté 4/4 Une solution pourrait alors être la suivante:

Quelle est la « bonne solution » ? => Cela dépend! (… des informations utiles pour le cas d’étude ex. si 1 seul exemplaire par livre dans la bibliothèque => Edition = Exemplaire…)

Usager idUsager Nom Prénom Age

Oeuvre idOeuvre Titre …

rechercher

Auteur idAuteur Auteur …

Exemplaire IdExemplaire DateAchat Etat

Edition ISBN DatePublication …

Editeur idAuteur NomEditeur …

0,n 0,n 1,n 1,n

1,1 1,n

1,1 0,n

0,n

0,n 1,1

0,n

posseder

emprunter Exister en

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