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I.4.1.2. LES BASES DE DONNEES RELATIONNELLE1

I.4.1.2.1. DEFINITION

Une base de données (son abréviation est BD, en anglais DB, data base) est un ensemble de données structurées non redondantes exhaustives. Ces données doivent pouvoir être utilisées par des programmes, par des utilisateurs différents.

Ainsi, la notion de base de données est généralement couplée à celle de réseau, afin de pouvoir mettre en commun ces informations, d'où le nom de base.

On parle généralement de système d'information pour désigner toute la structure regroupant les moyens mis en place pour pouvoir partager des données. La figure I.2 illustre une base de données partagée en réseau.

Les clients les clients

fig.I.2 : base de données partagée dans un réseau

On entend ici par entreprise toute collectivité d'individus travaillant en coordination à la réalisation d'un objectif commun.

Exemples de base de données :

? Pour la gestion du personnel, des étudiants, des cours, des inscriptions,

¹ Jean-Marie Ottelé, introduction aux systèmes de gestion de base de données, LTECG Luxembourg pp.18-20

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> D'une université ou d'une école,

> Du système de réservation de places d'avion des compagnies d'aviation,

> Pour la gestion des comptes des clients des sociétés bancaires, etc.,... I.4.1.2.2. CRITERES D'UNE BASE DE DONNEES

Une base de données doit répondre aux trois critères suivants :

> L'exhaustivité : C'est la présence dans cette base de tous les enseignements qui ont trait aux applications en question ;

> La non redondance des données : Non répétition d'une donnée plusieurs fois ;

> La structure : C'est l'adaptation du mode de stockage de données au traitement ; structuration que la base doit avoir est liée à l'évolution de la technologie.

I.4.1.2.3. IMPORTANCE DE LA BASE DE DONNEES

Une base de données permet de mettre des données à la disposition d'utilisateurs pour une consultation, une saisie ou bien une mise à jour, tout en s'assurant des droits accordés à ces derniers. Cela est d'autant plus utile que les données informatiques sont de plus en plus nombreuses.

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.

L'avantage majeur de l'utilisation de bases de données est la possibilité de pouvoir être accédées par plusieurs utilisateurs simultanément.

I.4.1.2.4. LA GESTION DE LA BASE DE DONNEES¹

Afin de pouvoir contrôler les données ainsi que les utilisateurs, le besoin d'un système de gestion s'est vite fait ressentir. La gestion de la base de données se fait grâce à un système appelé SGBD (système de gestion de bases de données) ou en anglais DBMS (Data base management system).

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 ;

> Autoriser un accès aux informations à de multiples utilisateurs ;

> Manipuler les données présentes dans la base de données (insertion, suppression, modification).

¹ http://laurent-audibert.developpez.com/cours-bd/.

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Le SGBD à trois niveaux de représentation des données qui a été définis par ANSI/SPARC:

1. Niveau conceptuel : décrit la structure de toutes les données de la base, leurs propriétés (les relations qui existent entre elles : leur sémantique inhérente), sans se soucier de l'implémentation physique ni de la façon chaque groupe de travail voudra s'en servir. On appelle cette description le schéma conceptuel;

2. Niveau interne : Correspond à la manière dont la base est implantée sur les ordinateurs, définit la politique de stockage ainsi que le placement des données (description des enregistrements contenant les données des index, etc.);

3. Niveau externe : Correspond à la perception de tout ou partie de la base pour un groupe donné d'utilisateurs, indépendamment des autres. On appelle cette description le schéma externe ou "vue".

La figure I.3 ci-dessous illustre le niveau de représentation des données

Fig. I.3 : SGBD niveaux de représentation des données

I.4.1.2.5. CARACTERISTIQUE D'UN SYSTEME DE GESTION DE BASE DE DONNEES¹

D'une manière générale un SGBD doit avoir les caractéristiques suivantes:

1. Indépendance physique: Le niveau physique peut être modifié indépendamment du niveau conceptuel. Cela signifie que tous les aspects matériels de la base de données n'apparaissent pas pour

¹ www.commentçamarche.net

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l'utilisateur, il s'agit simplement d'une structure transparente de représentation des informations ;

2. Indépendance logique: le niveau conceptuel doit pouvoir être modifié sans remettre en cause le niveau physique, c'est-à-dire que l'administrateur de la base doit pouvoir la faire évoluer sans que cela gêne les utilisateurs ;

3. Manipulabilité: des personnes ne connaissant pas la base de données doivent être capables de décrire leur requête sans faire référence à des éléments techniques de la base de données ;

4. Rapidité des accès: le système doit pouvoir fournir les réponses aux requêtes le plus rapidement possibles, cela implique des algorithmes de recherche rapides ;

5. Administration centralisée: le SGBD doit permettre à l'administrateur de pouvoir manipuler les données, insérer des éléments, vérifier son intégrité de façon centralisée ;

6. Limitation de la redondance: le SGBD doit pouvoir éviter dans la mesure du possible des informations redondantes, afin d'éviter d'une part un gaspillage d'espace mémoire mais aussi des erreurs ;

7. Vérification de l'intégrité: les données doivent être cohérentes entre elles, de plus lorsque des éléments font références à d'autres, ces derniers doivent être présents ;

8. Partageable des données: le SGBD doit permettre l'accès simultané à la base de données par plusieurs utilisateurs ;

9. Sécurité des données: Le SGBD doit présenter des mécanismes permettant de gérer les droits d'accès aux données selon les utilisateurs. Chaque niveau du SGBD remplit (réalise) un certain nombre de fonctions :

? Niveau Physique : gestion sur mémoire secondaire (fichiers) des données, du schéma, des index ; Partage de données et gestion de la concurrence d'accès ; Reprise sur pannes (fiabilité) ; Distribution des données et interopérabilité (accès aux réseaux) ;

? Niveau Logique : Définition de la structure de données : Langage de Description de Données (LDD) ; Consultation et Mise à Jour des données : Langages de Requêtes (LR) et Langage de Manipulation de Données (LMD) ; Gestion de la confidentialité (sécurité) ; Maintien de l'intégrité ;

? Niveau Externe : Vues ; Environnement de programmation (intégration avec un langage de programmation); Interfaces conviviales ; Outils d'aides (ex. conception de schémas) ; Outils de saisie, d'impression d'états.

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I.4.1.2.6. LES DIFFERENTS MODELES DE BASE DE DONNEES¹

Les bases de données sont apparues à la fin des années 60, à une époque où la nécessité d'un système de gestion de l'information souple se faisait ressentir. Il existe cinq modèles de SGBD, différenciés selon la représentation des données qu'elle contient :

a. Le modèle hiérarchique

Dans le modèle hiérarchique, les données sont classées hiérarchiquement, selon une arborescence descendante. Ce modèle utilise des pointeurs entre les différents enregistrements. Il s'agit du premier modèle de SGBD.

La figure I.4 ci-dessous illustre le modèle hiérarchique

Fig. I.4 : modèle hiérarchique

b. Le modèle réseau

Comme le modèle hiérarchique ce modèle utilise des pointeurs vers des enregistrements. Toutefois la structure n'est plus forcément arborescente dans le sens descendant. La figure ci-dessous illustre le modèle réseau.

La figure I.5 ci-dessous illustre le modèle réseau.

¹ http://www.commentçamarche.com\bddintro.htm

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Fig. I.5 : modèle réseau

c. 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). Elles sont basées sur l'algèbre relationnelle et un langage déclaratif (généralement SQL). La manipulation de ces données se fait selon la théorie mathématique des relations. Le tableau I.1 nous montre une base relationnelle.

Tableau I.1 : base relationnelle

Id. étudiant	Nom	Prénom	Moyenne	Domicile
1	IZATINA	Patrick	18	KINSHASA
2	KASONGA	Alex	18	MBUJI MAYI
3	RIMPOTSHE	Oscar	17,5	KINSHASA
4	MBEYA	Ornella	16	LUBUMBASHI
5	NAMBIDI	Ketsia	15	MATADI

d. Le modèle déductif

Dans ce modèle les données sont représentées sous forme de table, mais leur manipulation se fait par calcul de prédicats.

e. Le modèle objet (SGBDO, Système de gestion de bases de données objet)

Les données sont stockées sous forme d'objets, c'est-à-dire de structures appelées classes présentant des données membres. Les champs sont des instances de ces classes.

La figure I.6 ci-dessous illustre le modèle objet.

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Fig. I.6 : modèle objet

I.4.1.2.7. CYCLE DE VIE D'UNE BASE DE DONNEES¹

On appelle conception d'une base de données la phase d'analyse qui aboutit à déterminer le futur contenu de la base.

Lorsqu'une entreprise décide, pour son informatisation, d'adopter une approche base de données, le premier problème à résoudre, peut-être le plus difficile, est de déterminer les informations qu'il conviendra de mettre dans la base de données.

Il faut ainsi que l'ensemble des utilisateurs actuels et futurs de cette base de données se mettent d'accord sur la nature et les caractéristiques des informations qu'il faut garder pour assurer la gestion de l'entreprise.

Une fois que cet accord aura été établi, il faudra pouvoir transmettre son contenu au logiciel SGBD choisi par l'entreprise. Ceci sera fait au moyen d'un langage symbolique, spécifique du logiciel choisi, que l'on appelle langage de description de données (LDD). Une fois que le SGBD aura pris connaissance de cette description, il sera possible aux utilisateurs d'entrer les données, c'est-à-dire de constituer la première version, initiale, de la base de données.

On appelle implantation de la base de données cette phase qui consiste à décrire la base de données dans le langage du SGBD et construire cette première version.

Une fois l'implantation terminée, peut commencer l'utilisation de la base de données. Celle-ci se fait au moyen d'un langage, dit langage de manipulation de données (LMD), qui permet d'exprimer aussi bien les requêtes d'interrogation (pour obtenir des informations contenues dans la base) que des requêtes de mise à jour (pour ajouter de nouvelles informations, supprimer des informations périmées, modifier le contenu des informations).

¹ http://tecfa.unige.ch/staf/staf-h/tassini/staf2x/Heidi/last_bd.htm : Dana Torres, Luis Gonzalez, SaraTassinim, Cours de Bases de Données, Avril 2003 - Exercice DESS STAF

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On appelle cycle de vie d'une base de données la suite des phases conception, implantation, utilisation.

I.4.1.2.8. MODELES DE DONNEES ET SCHEMAS

Au cours des différentes phases de la vie d'une base de données, plusieurs descriptions sont successivement élaborées, chacune répondant à un objectif déterminé et complémentaire.

Dans l'état actuel de l'art, ces descriptions ne peuvent être faites avec le langage naturel (en français, par exemple): celui-ci est trop ambigu et encore trop difficile à comprendre par un ordinateur. On fait donc appel à un langage formel, basée sur un certain nombre de concepts bien établis. Par exemple, les concepts d'objet, de lien, de propriété.

On appelle modèle de données l'ensemble des concepts qui permettent la description de données d'une base et les règles d'utilisation de ces concepts.

On appelle schéma d'une base de données l'expression de la description de la base de données d'une entreprise obtenue en employant un modèle de données.

Les différents schémas établis pour décrire les divers aspects d'une base de données sont les suivants :

a. Lors de la phase de conception, il est nécessaire que les utilisateurs puissent discuter de leurs besoins : il faudra donc qu'ils puissent exprimer leur vision sous forme d'une description, éventuellement partielle, de la future base de données. Dans cette description, il n'est guère besoin de faire appel à des concepts de l'informatique, dans la mesure où le problème à traiter est de déterminer quelles sont les informations nécessaires à la vie de l'entreprise, et ce indépendamment de la solution informatique retenue.

Cette description s'appuiera donc sur un ensemble de concepts qui ne font aucune référence à l'informatique : le modèle utilisé est dit "conceptuel". La description ainsi obtenue s'appelle schéma conceptuel des besoins.

Un modèle conceptuel comporte généralement deux parties : le modèle statique, concepts permettant de décrire la structure de données, et le modèle dynamique, concepts permettant de décrire les opérations sur les données.

b. Le schéma conceptuel des besoins décrit la future base, indépendamment des choix techniques d'implantation. La phase suivante, celle d'implantation, demande que la partie décrivant les données de ce schéma soit traduite dans les concepts du modèle utilisé par le SGBD choisi.

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On appelle modèle logique, le modèle sur lequel est construit un SGBD actuel. Il existe aujourd'hui plusieurs modèles logiques (relationnel, CODASYL, hiérarchique, ...).

Le schéma obtenu en traduisant dans un modèle logique le schéma conceptuel des besoins sera appelé ici le schéma logique de la base de données. A noter cependant que, dans la terminologie courante, ce schéma est souvent appelé le schéma conceptuel de la base de données, ce qui ne va pas sans ambiguïté avec le schéma conceptuel résultant de la phase de conception.

c. L'implantation des données elles-mêmes, c'est-à-dire le chargement de la base de données avec la version initiale, nécessite que soient fixés les choix en matière de structuration de données sur la mémoire secondaire (quels types de fichiers ? quels index? ...).

Ces choix, ainsi que nous l'avons dit plus haut, ne sont pas faits par les utilisateurs, mais par les administrateurs système qui, en fonction de leur analyse des traitements qui vont être effectués sur la future base de données, détermineront les paramètres effectifs pour l'implantation de la base sous forme d'un ensemble de fichiers.

L'ensemble de ces choix sera consigné dans ce que l'on appelle le schéma interne de la base de données : description de comment les données de la base sont enregistrées dans les fichiers. Cette description fait donc appel à un nouveau modèle, appelé modèle interne, où les concepts seront ceux de fichier, organisation, index, chemin d'accès, clé, ...

d. Enfin, au cours de la phase d'utilisation de la base de données, d'autres schémas sont élaborés pour répondre aux besoins spécifiques des différents groupes d'utilisateurs. Ceux-ci n'ont pas besoin de connaître l'ensemble du contenu de la base, à savoir, toutes les informations sur chaque type d'objet.

Chaque utilisateur a des exigences limitées (il n'est intéressé que par certaines informations) et particulières (il peut souhaiter une représentation des informations différente de celle décrite dans le schéma conceptuel).

A chaque utilisateur (ou groupe d'utilisateurs) est donc associé un schéma, dit son schéma externe, qui définit le sous-ensemble de la base de données auquel il a accès, structuré de façon à répondre à ses besoins spécifiques.

Avantages de cette approche :

? Simplicité : chaque utilisateur n'a dans son schéma externe que ce qui l'intéresse ;

? Protection : il n'est pas possible que, par erreur ou par malveillance, un utilisateur accède aux données d'autres utilisateurs non décrites dans son schéma externe.

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Dans les SGBD actuels, le modèle de données employé pour décrire les schémas externes est le même que celui du schéma logique, mais on pourrait proposer des modèles externes plus adaptés aux besoins spécifiques des utilisateurs.

Ces capacités de traitement sont également fortement appréciées par le fait qu'elles renforcent le caractère « systémique » des données et traitements réalisés : la cohérence et la consolidation des activités lorsqu'elle est recherchée et bien conçue permet d'accroitre la qualité du contrôle interne de la gestion des organisations, même lorsque celles-ci sont déconcentrées ou décentralisées.