Introduction aux Bases de donn

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Introduction aux Bases de données

• Informatique appliquée à la gestion EG5

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I. Introduction

• I.1 Exemple de données à manipuler
• La gestion des ressources humaines dune société.
• On a besoin de la liste des employés.
• Employés en changement permanent
• Nouveau recrutement,
• départ (retraite, démission,)
• changement de poste,

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• Pour chaque employé on a besoin denregistrer
  certaines informations
• le nom et prénom,
• le sexe,
• la date de naissance,
• l'adresse,
• la date de recrutement,
• la fonction dans l'entreprise,
• N dimmatriculation ...

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• Ces informations sont
• consultées plusieurs fois,
• modifiées si nécessaire
• Ajout et suppression

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Entreprise
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• ? doù la nécessité davoir un système de
  stockage des données.
• Différents manières ont été développées pour le
  stockage
• A- avant lère informatique
• Le tri manuellement,
• plus le volume des données croît plus la gestion
  manuelle devient difficile vue la masse et la
  complexité des données.

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• B - Lère informatique
• Utilisation des fichiers informatiques pour
  stocker les informations
• mais lutilisation de fichiers impose
• à l'utilisateur de connaître larborescence des
  fichiers afin de pouvoir accéder aux informations
  dont il a besoin,
• d'écrire des programmes pour pouvoir
  effectivement manipuler ces informations.

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• On a donc recherché des solutions tenant compte
  à la fois des désirs des utilisateurs et des
  progrès techniques. Cette recherche a abouti au
  concept de base de données.

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II. Base de Données

• II.1 Définition
• Une base de données BD, (database DB) est un
  ensemble de données, stocké de façon 
• Exhaustif  la base contient toutes les
  informations requises pour le service que l'on en
  attend 
• non redondant  la même information n'est
  présente qu'une seule fois (pas de doublons).
• Structuré  les données ont des structures bien
  définies.

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• Remarques  ? Ces données doivent pouvoir être
  utilisées par des utilisateurs différents. Ainsi,
  la notion de base de données est généralement
  couplée à celle de réseau.
• ? On parle généralement de Système d'Information
  pour désigner toute la structure regroupant les
  moyens mis en place pour pouvoir partager des
  données.

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II-2 Utilité d'une base de données
Une base de données permet de mettre des données
à la disposition des utilisateurs pour

• une consultation,
• une saisie
• ou bien
• une mise à jour,
• tout en s'assurant des droits accordés aux
  utilisateurs.

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• Une base de données peut être locale,
  c'est-à-dire utilisable sur une machine par un
  utilisateur,
• ou bien
• répartie, c'est-à-dire que les informations sont
  stockées sur des machines distantes et
  accessibles par réseau et par plusieurs
  personnes.
• Exemple la réservation des billets davions.

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• L'avantage majeur de l'utilisation de
  bases de données est la possibilité de pouvoir
  être accédées par plusieurs utilisateurs
  simultanément.
• Il existe des bases de données de toutes tailles,
  depuis les plus modestes
• . une liste des numéros de téléphone utilisée
  par une seule personne,
• jusqu'aux plus grandes
• . la base des données commerciales d'une société
  à activités multiples, avec des Géga octets de
  données.

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• On reprend lexemple de la société
• Pour éviter les problèmes de la redondance et
  construire une base de données bien structurée et
  facilement modifiée, il faut créer deux tableaux
  
• 1- tableau Produit

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(No Transcript)
16

• Et
• 2- Tableau Fournisseurs

17
(No Transcript)
18
III- La gestion des bases de données III-1
Système de gestion des bases de données (SGBD)
Le contrôle des données et des utilisateurs, se
fait grâce à un système de gestion appelé
système de gestion de bases de données, SGBD
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• (Database management system DBMS).
• Le SGBD est un ensemble de services
  (applications, logicielles) permettant de gérer
  les bases de données, c'est-à-dire 
• permettre l'accès aux données de façon simple à
  laide de linterrogation de la base
• autoriser un accès aux informations à de
  multiples utilisateurs

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• manipuler les données présentes dans la base de
  données (administration, insertion, suppression,
  modification).
• Exemples des applications utilisant les SGBD
• Gestion des étudiants dune université,
• Gestion des réservations des places davions,
• Gestion de comptes bancaires, ...

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III-2 Constitution dun système de gestion des
bases de données

• Un SGBD est principalement constitué d'un
• moteur
• interface graphique (ou SGBD externe).
• Le moteur est le coeur du logiciel, c'est à dire
  qu'il assure les fonctions essentielles 

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• saisir les données,
• les stocker,
• les manipuler,
• etc.
• Il peut être décomposé en deux parties 
• un système de gestion de fichiers
• un SGBD Logique.

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• L'interface graphique permet à l'utilisateur de
  communiquer commodément avec le logiciel.

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La couche externe (interface graphique) prend
en charge linterface avec les utilisateurs
(analyse des requêtes interrogation,
modification de la BD, contrôle des droits
daccès, présentations des résultats, ...) La
couche logique assure les fonctions de contrôle
global (optimisation des requêtes, gestion des
conflits daccès, contrôle de la cohérence
globale de la base, garantie du bon déroulement
des actions en cas de panne, ...)
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• La couche interne (le système de gestion de
  fichiers) qui soccupe du stockage des données
  sur les supports physiques et de la gestion des
  fichiers et des accès (index, clés, ...).

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III.3 Objectifs dun SGBD

• Parmi les objectifs principaux dun SGBD sont 
• Indépendance physique  La façon dont les données
  sont définies doit être indépendante des
  structures de stockages utilisées.
• Par exemple les données doivent être définies
  indépendamment à ce que on utilise un système
  Windows ou Unix ou un réseau Serveur-Client ou un
  réseau Domestique,

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• Indépendance logique  Un même ensemble de
  données peut être vu différemment par des
  utilisateurs différents. Toutes ces visions
  personnelles des données doivent être intégrés
  dans une vision globale.
• Par exemple dans une bibliothèque, un
  utilisateur veut lister tout les livres
  concernant la macroéconomie, un autre utilisateur
  veut lister les livres de la macroéconomie par
  auteur, donc se sont les même données manipulées
  différemment.

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• Manipulations des données par des non
  informaticiens  Il faut pouvoir accéder aux
  données sans savoir programmer ce qui signifie
  des langages "quasi naturels".
• Efficacité des accès aux données  Ces langages
  doivent permettre d'obtenir des réponses aux
  interrogations en un temps "raisonnable". Ils
  doivent donc être optimisés.

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• Administration centralisée des données  Des
  visions différentes des données se résolvent plus
  facilement si les données sont administrées de
  façon centralisée.
• Non redondance des données  Afin d'éviter les
  problèmes lors des mises à jour, chaque donnée ne
  doit être présente qu'une seule fois dans la
  base.
• Cohérence des données  Les données sont soumises
  à un certain nombre de contraintes d'intégrité
  qui définissent un état

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• cohérent de la base. Elles doivent pouvoir être
  exprimées simplement et vérifiées automatiquement
  à chaque insertion, modification ou suppression
  des données.
• Partageabilité des données  Il s'agit de
  permettre à plusieurs utilisateurs d'accéder aux
  mêmes données au même moment. Il s'agit alors de
  pouvoir

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• permettre à deux (ou plus) utilisateurs de
  modifier la même donnée "en même temps"
• assurer un résultat d'interrogation cohérent
  pour un utilisateur consultant une table pendant
  qu'un autre la modifie.
• Sécurité des données  Les données doivent
  pouvoir être protégées contre les accès non
  autorisés. Pour cela, il faut pouvoir associer à
  chaque utilisateur des droits d'accès aux
  données.

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III-3 Les principaux SGBD

• Parmi les Les principaux éditeurs des SGBD, il y
  a
• IBM (36 ), éditeur de DB2 et Informix
• Oracle (34 ), éditeur dOracle.
• Microsoft (18 ), éditeur de trois SGBD 

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• SQL Server est destiné aux gros systèmes,
• Access est un produit de bureautique
  professionnelle,
• Foxpro est destiné aux développeurs.
• Sybase (lt3 ).

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IV. Exemples de BD

• 1. Gestion des cours et étudiants dune
  université Données beaucoup plus complexes, car
  faisant intervenir des informations diverses,
  liées entre-elles

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• - Informations de type académique, sur les
  étudiants (matricule, date dinscription,
  section, notes, ...)
• Informations de type personnelles, sur les
  étudiants (nom, prénom, adresse, ...)
• Informations sur les cours dispensés (titre,
  pré-requis, matière, langue, enseignant, horaire,
  salle, ...)

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• Informations sur les enseignants (nom, prénom,
  bureau, téléphone, statut, ...)
• Informations sur les cours dispensés (titre,
  matière, langue, enseignant, horaire, salle, ...)

• Ensemble de données trop complexe pour être géré
  manuellement
• il faut faire appel à un SGBD.

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V. Les différents modèles de bases de données

• Il existe cinq modèles de SGBD, différenciés
  selon la représentation des données qu'elle
  contient
• le modèle hiérarchique les données sont classées
  hiérarchiquement, selon des relations de type
  père-fils. Ce qui génère une structure
  arborescente descendante.

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• On doit connaître a priori la structure de
  larbre pour avoir accès aux données, si la
  structure change les algorithmes doivent changer.
  Ce modèle est le premier modèle de SGBD.

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1. le modèle réseau Ce modèle repose sur le
   principe du regroupement des données de la base.
   Les données sont placées a proximité les unes des
   autres sur le disque si elles sont reliées
   logiquement. Par exemple une commande concernant
   des produits doit être placés avec la liste des
   produits.

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1. le modèle relationnel (SGBDR  Système de gestion
   de bases de données relationnelles) les données
   sont enregistrées dans des tableaux à deux
   dimensions (lignes et colonnes). La manipulation
   de ces données se fait selon la théorie
   mathématique des relations

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Champs
Lignes
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• le modèle déductif les données sont
  représentées sous forme de table, mais leur
  manipulation se fait par calcul de prédicats
  (relations de logique mathématique)
• le modèle objet (SGBDO) les données sont
  stockées sous forme d'objets, c.à.d. des
  structures appelées classes présentant des
  données membres. Les champs sont des instances de
  ces classes

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Remarque Les modèles relationnels restent les
modèles les plus répandues (environ trois quarts
des bases de données), car elles conviennent bien
à la majorité des besoins des entreprises .
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VI. Concept de base dune base de données

• Le cycle de vie dune base de donnée (BD) se
  décompose en trois phases 
• La conception définition des fonctionnalités,
• Limplantation réalisation effective de la
  base,
• Lexploitation utilisation et maintenance de
  la base.

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A- Conception

• La phase de conception est une phase danalyse et
  de modélisation de la problématique à traiter,
  qui aboutit à déterminer le futur contenu de la
  BD.
• La description obtenue, indépendamment des
  systèmes de SGBD, utilise un langage formel basé
  sur des concepts bien établis, comme les objets,
  les liens et les propriétés. Cette description
  est appelée
• Schéma Conceptuel (des besoins).

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• Lensemble des concepts utilisés par le langage
  formel de description choisi est appelé le
• Modèle Conceptuel des Données (MCD).
• Un MCD se décompose généralement en deux parties
  
• Une partie statique décrivant la structure des
  données
• Une partie dynamique décrivant les opérations
  sur les données

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Le modèle conceptuel illustré dans le cours est
le modèle  Entité - Association.

• VI.1 Entité - Association 
• VI.1.1 Entité 
• Une entité est une population dindividus
  homogènes.
• Exemple les produits ou les articles vendus par
  une société peuvent être regroupés dans une même
  entité Articles.

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Articles

?

• Ordinateurs
• Imprimantes
• Scanner

ceci est possible du fait que ces produits ont
les mêmes caractéristiques (par exemple  la
désignation, le prix unitaire, la quantité, etc).
Clients

Fournisseurs

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VI.1.2 Association 

• Une association est une liaison qui a une
  interprétation précise entre plusieurs entités.
• Exemple entre lentité client et article il y a
  une liaison qui est Commander  un client
  commande un article, et entre fournisseurs et
  clients il y a la liaison  Livrer

Fournisseurs

Commander

Livrer

Articles

Clients

Fig. Associations
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VI.2 Attributs et identifiants 

• Un attribut est une propriété (caractéristique)
  dune entité ou dune association.
• Exemple Dans lexemple de la société, lentité
  Articles a des attributs que nous avons déjà
  cités 
• Désignation,
• Quantité,
• prix unitaire, 

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• Lentité Client peut avoir comme attributs
• adresse client,
• nom et prénom du client,
• Les associations Commander et Livrer peuvent
  avoir comme attributs 
• quantité commandée,
• date de livraison,

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Chaque individu dune entité doit être
identifiable dune manière unique et sans
ambiguïté, Exemple Lindividu Said Hamidi de
lentité Clients ne peut pas être identifier
dune façon unique par son nom Plusieurs
clients peuvent avoir le même nom
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• chaque entité doit posséder un attribut sans
  doublon (ne prenant pas deux fois la même
  valeur). Il sagit de
• lidentifiant

Remarque  Une entité doit posséder au moins un
attribut qui est son identifiant, par contre une
association peut être dépourvu dattributs.
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VI.3 Cardinalité

• La cardinalité dun lien entre une entité et une
  association précise le nombre de fois quun
  individu de lentité peut être concerné par
  lassociation.
• Exemples un client peut commander de
  1 jusquà n articles.
• Un articles peut être commander 0 fois
  jusquà m fois

55
(No Transcript)
56

• Un client ne peut exister que sil commande au
  moins un article.
• Cardinalité minimale pour le client est 1
• Un article peut exister dans le stock même sil
  nest pas commandé par aucun client,
• Cardinalité minimale pour larticle est 0.

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VI.4 Règles de modélisation

• Un bon schéma Entités-association doit vérifier
  certaines règles dites
• règles de modélisation (normalisation)
• Objet Rassembler les données homogènes et
  éviter les redondances.
• Règ 1 Normalisation des entités  Toutes les
  entités qui sont remplaçables par une association
  doivent être remplacées.

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Deux entités homogènes peuvent être fusionner
Redondance, donc risque dincohérence Les
adresses peuvent ne pas être les même donc où
va-t-on livrer ?
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• Règ 2 Normalisation des noms  le nom dune
  entité, dune association ou dun attribut doit
  être unique.
• Règ 3 Normalisation dun identifiant  Chaque
  entité doit posséder un identifiant.
• Règ 4 Normalisation des attributs et des
  associations les attributs dune association
  doivent dépendre directement des identifiants de
  toutes les entités en association et il faut
  éliminer les association superflues.

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• Règ 5. Normalisation des cardinalités  une
  cardinalité minimale est toujours 0 ou 1 (pas 2,
  3 ou n) et une cardinalité maximale est toujours
  1 ou n (pas 2, 3,).

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Méthodologie de Base
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VII. Implantation

• VII.1 Modèle Logique des Données (MLD)
• La deuxième phase dans la vie dune base de
  données est la phase dimplantation qui consiste
  en la traduction du MCD en un modèle employé par
  le SGBD.
• Le nouveau modèle obtenu est appelé le
• Modèle Logique de Données (MLD).

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• Il y a plusieurs modèles logiques selon le SGDB
  correspondants (hiérarchique, relationnel,
  objet,).
• VII.2 Modèle logique de données relationnel
  (MLDR)
• Ce modèle est lié au SGBD relationnel (SGBDR) qui
  se base sur le concept de table à deux dimensions
  constituées de lignes et champs

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VII.2.1 Tables, lignes et colonnes 

• Dans le MLDR
• les entités sont remplacées par les tables
• les colonnes (les champs) représentent les
  attributs communs
• les lignes contiennent les valeurs des champs
  pour chaque ligne.

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Il ny a pas deux lignes identiques dans une
table.
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VII.2.2 Clés Primaires et Étrangères 

• Les lignes dune table doivent être identifiées
  dune façon unique et précise cest pour cela
  quun ou plusieurs champs sont utilisés pour
  identifier les lignes. On appelle ce(s) champ(s)
  
• Clé primaire (identifiant).
• Toute table possède une seule clé primaire.
• La connaissance dune valeur de la clé primaire
  délivre de façon unique et certaine celle de
  chacun des autres champs de la table.

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• Le champ auquel on applique une clé primaire
  acquière les propriétés suivantes 
• les doublons (deux informations identiques ou
  plus) sont désormais interdits par le système 
• la présence de la clé primaire interdit la
  présence d'un champ vide dans un enregistrement,
  la valeur "Null" est désormais interdite.

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? Clé Étrangère

• Une clé étrangère, est une clé (donc un champ
  permettant d'identifier de façon unique une
  ligne) faisant référence à une clé appartenant à
  une autre table.
• Exemple

La table Clients possède une clé primaire qui est
le champ N client, on remarque que la deuxième
table Commandes contient le même champ N client.
Ce champ sert à établir le lien entre les deux
tables, dans la deuxième table Commande le champ
N Client est dite Clé Étrangère.
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• Propriétés
• Une même table peut contenir plusieurs clés
  étrangères mais une seule clé primaire.
• Le SGBDR vérifie que les clés étrangères ne
  prennent pas de valeurs en dehors de celles
  prises par les clés primaires correspondantes.

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• Cette vérification se fait lors de
• linsertion,
• lajout,
• la suppression
• la mise à jour
• des tables,
• on dit que SGBDR garantit
• lintégrité référentielle des données.

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VII.3 Schéma relationnel

• Dans un SGBDR, les tables dune base sont
  représentées par un schéma relationnel dans
  lequel
• les tables sont appelées relations
• et les liens entre les clés étrangères et
  primaires sont symbolisés par des connecteurs.

Connecteur
Relations
Schéma relationnel simple entre deux tables
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Traduction dun MCD en un MLDR

• Pour traduire un schéma MCD en un schéma MLDR, il
  suffit de suivre les étapes suivantes 
• Etape 1  Toute entité devient une table
• dans laquelle
• les attributs deviennent les colonnes
• lidentifiant de lentité devient la clé
  primaire de la table.

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• Exemple  Lentité Article suivante devient la
  table Article

Colonnes (Champs)
Clé primaire
Attributs
Identifiant
Entité Article
Table Article
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• Étape 2  Une association binaire de type 1n
  devient clé étrangère du côté 11 ou 10 qui
  référence la clé primaire de lautre table.

75

• Remarque Cette clé étrangère ne peut pas
  recevoir la valeur vide si la cardinalité est 11

Étape 3  Une association binaire de type n m
devient une table supplémentaire appelée table de
jonction
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• Lassociation Concerner (1) est traduite par la
  table supplémentaire
• lignes de commandes.
• Les attributs de lassociation deviennent les
  colonnes de la nouvelle table.
• La clé primaire est composé de deux clés
  étrangères.
• La clé primaire de cette dernière table est
  constituée des deux clés des tables commandes et
  articles.

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• Étape 4  Une association binaire de type 11 se
  traduit comme une association de type 1n sauf
  que la clé étrangère se voit imposé une
  contrainte dunicité qui impose à la colonne
  correspondante de ne prendre que des valeurs
  distinctes.

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• Lassociation diriger disparaît au profit de la
  table services qui comportera un nouveau champ n
  employé (comme clé étrangère).
• !!! Les colonnes de ce champ ne peuvent pas
  prendre des valeurs identiques.

Étape 5  Une association non binaire est
traduite par une table supplémentaire
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• La clé primaire est composée dautant de clés
  étrangères que dentités en association.
• Les attributs de lassociation deviennent les
  colonnes de la nouvelle table.

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• Lassociation projeter se traduit par une table
  supplémentaire projections.
• La clé primaire de cette table est constituée des
  clés primaires des autres tables.
• lattribut tarif de lassociation projeter
  devient une colonne de la table projection.

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VIII. Exploitation

• En phase dexploitation, lutilisation de la BD
  se fait au moyen dun langage de manipulation de
  données (LMD).
• Un LMD permet dexprimer aussi bien des
  requêtes dinterrogation que des requêtes de mise
  à jour.
• Exemple de langage  SQL (Structured Query
  Langage).

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VIII. Récapitulation

• Finalement on peut schématiser la description
  complète dune base de données à laide de 4
  types de schémas, dont 3 sont directement
  utilisés par le SGBD.

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• Schéma conceptuel  cest le Modèle conceptuel de
  données (MCD).
• Schéma externes  Lors de son interaction avec la
  BD, chaque utilisateur nest généralement
  intéressé que par une partie des données stockées
  dans la base.
• On lui associe donc un schéma externe (aussi
  appelé vue) décrivant le sous-ensemble de la base
  auquel il a accès, structuré de façon à répondre
  à ses besoins spécifiques.

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• Schéma logique  La phase dimplantation
  nécessite la traduction du schéma conceptuel dans
  un schéma utilisant les concepts du
• Modèle logique de données relationnel (MLDR).
• Schéma internes  Pour limplantation effective
  des données, il faut effectuer les choix relatifs
  à leur stockage et leur structuration sur les
  mémoires physique, sous la forme dun ensemble de
  fichiers.

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• Ces choix sont consignés dans ce quon appelle le
  schéma interne de la base de données, qui repose
  sur le modèle interne, dont les concepts sont
  ceux du système de fichiers utilisé.