Fiche de révision : Introduction aux bases de données

📋 Plan du Cours

1. Origine et définition des bases de données
2. Limites des systèmes de fichiers
3. Fonctionnement et évolution des SGBD
4. Objectifs fondamentaux des SGBD
5. Architecture ANSI SPARC
6. Modèles de bases de données
7. Étude de cas sur les étudiants

📅 Repères chronologiques

1. 1960L’organisation classique des données en fichiers est utilisée.
2. 1970Les premiers SGBD apparaissent sous forme de systèmes réseau et hiérarchiques.
3. 1980La deuxième génération de SGBD, fondée sur le modèle relationnel, apparaît.
4. 1990La troisième génération de SGBD, orientée objet, apparaît.
5. années 2000Les SGBD relationnels-objets se développent.

📖 1. Origine et définition des bases de données

🔑 Notions clés & Définitions

• Base de données : Ensemble structuré de données enregistrées avec un minimum de redondance afin de satisfaire simultanément plusieurs utilisateurs de façon sélective et en temps opportun.

★ À maîtriser

• Les bases de données apparaissent dès 1960, à la suite des insuffisances et des inconvénients des systèmes de gestion de fichiers.

Compléments

• De 1950 à 1960, les données étaient principalement gérées dans des fichiers et les applications nécessitaient souvent une programmation en assembleur.

• L’approche base de données résulte de l’évolution des entreprises, du matériel et des logiciels.

📖 2. Limites des systèmes de fichiers

🔑 Notions clés & Définitions

• Système de gestion de fichiers : Un système de gestion de fichiers (SGF) est une composante du système d’exploitation qui permet notamment de créer, ouvrir, fermer, lire et écrire des fichiers en accès séquentiel ou direct.
• Contrainte d’intégrité sémantique : Une contrainte d’intégrité sémantique est une règle que les données doivent toujours respecter ; un SGBD rejette automatiquement l’opération qui la viole.
• Contrôle de concurrence : Le contrôle de concurrence regroupe les mécanismes qui empêchent les interférences indésirables entre des programmes exécutés en parallèle.

📝 Points essentiels

• La redondance des données dans les fichiers peut entraîner des répétitions et des anomalies lors des mises à jour.

• Les SGF stockent les données de façon persistante, mais ne disposent pas de mécanisme pour récupérer les fichiers dans un état cohérent après une panne.

📖 3. Fonctionnement et évolution des SGBD

🔑 Notions clés & Définitions

• Système de gestion de base de données : Un système de gestion de base de données (SGBD) est un ensemble de programmes qui assure la gestion et l’accès à une base de données.

★ À maîtriser

• Un SGBD permet d’ajouter, de modifier, de rechercher et de supprimer des données, ainsi que de structurer, stocker, maintenir, mettre à jour et consulter une base de données.

Compléments

• Un SGBD héberge généralement plusieurs bases de données destinées à des logiciels ou à des thématiques différentes.

📖 4. Objectifs fondamentaux des SGBD

★ À maîtriser

• L’indépendance physique permet de modifier le niveau physique sans modifier le niveau conceptuel, tout en masquant les aspects matériels à l’utilisateur.

• L’indépendance logique permet à différents utilisateurs de disposer de vues différentes sur un même ensemble de données, intégrées dans une vision globale.

• Le langage de manipulation de données (LMD), avec des commandes comme SELECT, UPDATE, DELETE et INSERT, permet d’accéder aux données et doit fournir des réponses en un temps raisonnable.

• Le partage des données permet à plusieurs utilisateurs d’accéder aux mêmes données simultanément, y compris en modification, tout en préservant la cohérence des consultations.

• Après une panne pendant une modification, le SGBD doit pouvoir restaurer l’état antérieur cohérent ou terminer l’opération interrompue.

Compléments

• Le langage de description de données (LDD), avec des commandes comme CREATE TABLE, CREATE USER, ALTER TABLE et DROP TABLE, sert à définir les données.

• L’administration centralisée rassemble les données dans un emplacement commun aux applications.

• La non-redondance vise à ce que chaque donnée ne soit présente qu’une seule fois dans la base afin d’éviter les problèmes de mise à jour.

• Les contraintes d’intégrité définissent les états cohérents de la base et doivent être vérifiées automatiquement lors des insertions, modifications ou suppressions.

• La sécurité des données repose sur la gestion des droits d’accès des utilisateurs afin de protéger les données contre les accès non autorisés.

📖 5. Architecture ANSI SPARC

★ À maîtriser

• La norme ANSI/SPARC définit trois niveaux de description des données :

  • externe
  • conceptuel
  • interne ou physique

• Le niveau externe décrit les vues de groupes d’utilisateurs, indépendamment des autres vues, et peut comprendre plusieurs schémas externes.

• Le niveau conceptuel, aussi appelé MCD ou MLD dans le cours, décrit la structure de toutes les données et leurs relations sans spécifier leur implémentation physique ni les usages propres aux groupes de travail.

• Le niveau interne ou physique définit le stockage des données, l’organisation physique des fichiers et les méthodes d’accès.

Compléments

• Le niveau externe traduit les requêtes en primitives de plus bas niveau et peut convertir les résultats dans le format souhaité par l’utilisateur.

• Dans un SGBD relationnel, le niveau conceptuel exprime la sémantique des données à l’aide des relations, des attributs et des contraintes d’intégrité.

📖 6. Modèles de bases de données

★ À maîtriser

• Le modèle hiérarchique représente les données sous forme d’un arbre d’enregistrements dont les pointeurs déterminent les chemins d’accès.

• Le modèle relationnel représente les données par des tables de lignes et de colonnes, sans pointeurs qui figent la structure, et s’appuie sur la théorie mathématique des relations.

• Le modèle objet stocke les données sous forme d’objets organisés en classes présentant des données membres, et les objets sont des instances de ces classes.

Compléments

• Le modèle réseau utilise des pointeurs vers des enregistrements, mais sa structure n’est pas nécessairement un arbre descendant.

• Dans les modèles hiérarchique et réseau, les programmes dépendent de la structure logique, indiquent le chemin d’accès aux données et utilisent un langage complexe.

• Le modèle relationnel utilise un langage non procédural standard et puissant, SQL, avec des instructions comme SELECT, FROM et WHERE.

• Le modèle relationnel-objet intègre la notion d’objet aux SGBD relationnels tout en conservant la notion de table.

📖 7. Étude de cas sur les étudiants

★ À maîtriser

• Le fichier unique crée de la redondance en répétant les matières suivies par chaque classe et les informations d’un enseignant à chaque occurrence de sa matière.

• La redondance du fichier unique augmente la taille du fichier, le temps de parcours et le risque d’anomalies lors des ajouts, modifications et suppressions.

• La solution à quatre fichiers réduit la redondance par rapport au fichier unique, mais le traitement complet exige des programmes complexes impliquant plusieurs fichiers.

Compléments

• Le fichier unique de l’étude de cas regroupe les informations sur l’étudiant, sa classe, les matières, leurs coefficients et leurs enseignants dans chaque enregistrement.

• La solution à quatre fichiers sépare les données dans :

  • une fiche Matière
  • une fiche Enseignant
  • une fiche Classe
  • une fiche Étudiant

• La solution à quatre fichiers peut entraîner une incohérence des données et ne contrôle pas les accès concurrents.

• Avec la solution à quatre fichiers, chaque application doit disposer de ses propres fichiers.

💡 Astuce mémo

Fichier unique : redondance ; quatre fichiers : traitements complexes et incohérences.

📊 Tableaux de synthèse

Niveaux de l’architecture ANSI/SPARC

Comparaison des modèles de données