cours-modelisation

Frappier

Description

Modélisation de données• On peut créer un modèle relationnel des Modélisation de données données de deux manières:(modèle relationnel) 1. Modèle entité-relation et traduction du modèle entité-relation en modèle relationnel2. Produit directement un modèle relationnel qui est ensuite raffinné pour s’assurer de saqualité• Dans cette partie, on utilisera la deuxième2001/02/01 1 2001/02/01 2Normalisation des données Modèle entité-relation• Modèle abstrait (conceptuel)• Permet produire un modèle relationnel de • Peut être traduit en unqualité– Modèle relationnel– Sans redondance de données– Modèle objet– Base de données facile à mettre à jour et à– Modèle hiérarchique, réseau, XML, etcinterroger• Les algorithmes de traduction du modèle entité-relation en modèle relationnel produisegénéralement un modèle relationnel normalisé2001/02/01 3 2001/02/01 4Sources pour l’identification des Identifier les entitésentités• une relation est un objet d’intérêt pour l’utilisateur • texte de l’étude de faisabilitédu système• diagramme des fonctions• une relation peut représenter un objet physique ou virtuel (artificiel) du monde • rapport ou autre document que l’on désire • critères de pertinence informatiser– la relation a-t-elle une valeur pour le processus • procédures d’affaires?– est-elle référencée par une fonction de maj et une fonction d’interrogation?– y a-t-il plusieurs instances de l’entité?2001/02/01 5 2001/02/01 61La modélisation dans le ...

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Extrait

Modélisation de données (modèle relationnel)

Normalisation des données

Permet produire un modèle relationnel de qualité – Sans redondance de données – Base de données facile à mettre à jour et à interroger

Identifier les entités

1 2001/02/01

2001/02/01 3

une relation est un objet d’intérêtpour l’utilisateur du système une relation peut représenter un objetphysiqueou virtuel(artificiel) du monde critères de pertinence – la relation atelle unevaleurpour le processus d’affaires? – estelleréférencéepar une fonction de maj et une fonction d’interrogation? – y atil plusieurs instances de l’entité?

2001/02/01 5

Modélisation de données

On peut créer un modèle relationnel des données de deux manières: 1. Modèle entitérelation et traduction du modèle entitérelation en modèle relationnel 2. Produit directement un modèle relationnel qui est ensuite raffinné pour s’assurer de sa qualité Dans cette partie, on utilisera la deuxième

Modèle entitérelation

Modèle abstrait (conceptuel) Peut être traduit en un – Modèle relationnel – Modèle objet – Modèle hiérarchique, réseau, XML, etc Les algorithmes de traduction du modèle entité relation en modèle relationnel produise généralementun modèle relationnel normalisé

2001/02/01 2

4 2001/02/01

Sources pour l’identification des entités texte de l’étude de faisabilité diagramme des fonctions rapport ou autre document que l’on désire informatiser procédures

2001/02/01 6

1

La modélisation dans le processus de développement 1 Étude de faisabilité

fonctions données

ébauche du modèle de données

2 Analyse fonctionnelle

modèle de données complet

modèle logique de données diagramme des fonctions

3 Réalisation

7 2001/02/01

Modélisation de données et modélisation des fonctions le modèle de données et le diagramme des fonctions se développent en parallèle – l’identification d’une relation entraîne l’identification de fonctions (maj, interrogation) – l’identification d’une fonction entraîne l’identification de relations choisir l’approche la plus naturelle selon le domaine d’application

Exemple candidats d’entité

2001/02/01 9

“On désire développer un système pour gérer les inscriptionsauxcoursdans uneuniversité. Les cours offerts sont décrits dans l’annuairede l’université. On désire affecter les cours selon les disponibilitésdesprofesseurs, leurcompétenceet l’accessibilitédes cours parsession. Unétudiant s’inscrit à ungrouped’un cours pour une session donnée s’il a complété tous sespréalables. On désire également y consigner lanoted’un étudiant.”

2001/02/01 11

1 Identifier fonctions et entités

Processus de modélisation

liste de fonctions liste d'entités

2 Élaborer modèle logique

modèle d'un monde "idéal"

modèle logique des données

3 laborer modèle physique

optimisation de la performance

modèle physique de données

2001/02/01 8

Exemple d’identification des entités “On désire développer un système pour gérer les inscriptions aux cours dans une université. Les cours offerts sont décrits dans l’annuaire de l’université. On désire affecter les cours selon les disponibilités des professeurs, leur compétence et l’accessibilité des cours par session. Un étudiant s’inscrit à un groupe d’un cours pour une session donnée s’il a complété tous ses préalables. On désire également y consigner la note d’un étudiant.”

Exemple d’élicitation des entités

10 2001/02/01

de la liste

inscription – oui (elle a une valeur pour le processus d’affaires) cours – oui (valeur, idem) université – non – aucune valeur; – le système s’applique toujours à la même université; – si on gérait les cours pour un réseau d’université, ou pour des programmes multiuniversitaires, l’entité université serait alors pertinente)

2001/02/01 12

2

Exemple d’élicitation de la liste des entités annuaire – oui (il a une valeur, il contient la liste des cours) professeur – oui (valeur) disponibilités des professeurs – c’est un attribut de professeur; il a une valeur pour gérer l’affectation des cours compétence – c’est un attribut de professeur; il a une valeur pour gérer l’affectation des cours

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Exemple d’élicitation de la liste des entités groupe – oui (valeur) préalables – non (considérons le comme un attribut de cours)

Définition des attributs des entités pour chaque attribut, il faut – nom – type – contraintes d’intégrité pour l’instant, on se concentre sur le nom représentation textuelle des attributs d’une entité – entité(attribut , ..., attribut ) 1 n

2001/02/01 15

2001/02/01 17

groupe

inscription

Exemple d’élicitation de la liste des entités accessibilité – oui (valeur pour gérer l’affectation des cours) session – non; pas nécessaire de gérer les sessions; il s’agit plutôt d’un attribut de plusieurs entités étudiant – oui (valeur) note – oui (valeur)

Représentation graphique

cours

professeur

etudiant

note

14 2001/02/01

accessibilité

annuaire

2001/02/01 16

Exemple d’identification des attributs inscription(sigle, session, groupe, matricule) cours(sigle, titre, préalables) annuaire – c’est un ensemble de cours, donc déjà traité par l’entité cours; on élimine cette entité professeur(nom, matricule, salaire, disponibilités, compétences)

2001/02/01 18

3

Exemple d’identification des attributs accessibilité(sigle, session) étudiant(matricule, nom, coteZ) groupeCours(sigle, session, groupe, matricule) – matricule du prof qui enseigne le cours

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Le modèle logique de gestion des cours avant normalisation cours accessibilité sigle sigle titre session préalables

groupeCours sigle session groupe matricule

inscription sigle session matricule groupe note

professeur matricule nom salaire compétences disponibilités

etudiant matricule nom coteZ

Clé étrangère

Formes normales

une forme normale dénote un niveau de normalisation pour une entité il existe plusieurs formes normales – 1FN, 2FN, 3FN, BCNF, 4FN, 5FN on a – 1FN – BCNF⇒3FN⇒2FN – 5FN⇒4FN la plus courante est la 3FN les deux premières (1FN et 2FN) sont à éviter

2001/02/01 21

23 2001/02/01

Exemple d’identification des attributs note (sigle, session, groupe, matricule, note) on peut combiner l’entiténoteavec inscription, car tous les attributs d’inscription sont inclus dans note inscription(sigle, session, groupe, matricule,note)

Normalisation des entités

2001/02/01 20

la normalisation des entités permet d’obtenir un schéma de BD relationnelle de bonne qualité la normalisation – minimise laredondancedes données – facilite lamise à jourdes données – facilite l’interrogationdes données

Définition de 1FN

Une relation E est en 1FN (première forme normale) ssi tous les attributs de E sont scalaires – attribut scalaire : attribut dont le type est élémentaire (char, varchar, numeric, etc) – attribut vectoriel : ensemble, liste (càd une structure comportant des répétitions)

2001/02/01 22

24 2001/02/01

4

Exemples et contreexemples de 1FN les relationsgroupeCours,inscription, étudiant, etaccessibilitésont en 1FN la relationcoursn’est pas en 1FN, car l’attributpréalablesest unensemblede sigles la relationprofesseurn’est pas en 1FN, car les attributscompétencesetdisponibilités sont desensembles

cours sigle IFT286 IFT486

25 2001/02/01

Normalisation en 1FN de cours

titre préalables Lab. de BD IFT178 IFT286 BD IFT339

cours sigle IFT286 IFT486

titre Lab. de BD BD

préalablesCours sigle préalables IFT286 IFT178 IFT486 IFT286 IFT486 IFT339

27 2001/02/01

Le modèle logique de cours après normalisation en 1FN prealableCours cours accessibilité sigle sigle sigle siglePrealable titre session

groupeCours sigle session groupe matricule

inscription sigle session matricule groupe note

professeur matricule salaire nom

etudiant matricule coteZ nom

competence sigle matricule

disponibilite matricule session

29 2001/02/01

Normalisation en 1FN

si une relation E n’est pas en 1FN, on la 1 normalise en créant une nouvelle relation E pour 2 chaque attributvectoriel les attributs de E sont : 2 – la clé primaire de E 1 – les attributs des éléments de la structure vectorielle on enlève de la relation E les attributs vectoriel 1

Normalisation en 1FN de professeur

professeur matricule salaire nom disponibilités compétences A01 IFT286 1 35 000 $ xyz E02 IFT339 2 25 000 $ abc H01 IFT178

disponibilités matricule session 1 A01 1 E02 2 H01

professeur matricule salaire nom 1 35 000 $ xyz 2 25 000 $ abc

26 2001/02/01

compétences matricule sigle 1 IFT286 1 IFT339 2 IFT178

Pourquoi normaliser en 1FN?

28 2001/02/01

parce que le modèle relationnel ne permet pas de stocker une structure vectorielle dans un attribut d’une table d’autres modèles permettent les répétitions – modèle relationnel étendu ou relationnel objet (SQL3) – modèle orienté objets

30 2001/02/01

5

Dépendance fonctionnelle

les définitions de 2FN, 3FN, BCNF reposent sur la notion dedépendance fonctionnelle une dépendance fonctionnelle est unefonction entre des listes d’attributs on dénote une dépendance fonctionnelle comme suit : (A , ..., A )ÆA 1 n n+1 on dit que

A dépend de A , ..., A n+1 1 n

31 2001/02/01

Que représente une dépendance fonctionnelle? attention! la dépendance matriculeÆnom ne signifie pasque le nom associé à un matricule ne change jamais; le nompeutchanger, mais,en tout temps, on peut déterminer le nom d’un étudiant à partir de son matricule celane signifie pas non plusque si on a deux matricules différents, alors leurs noms associés doivent être différents cela signifie que deux étudiants ne peuvent avoir le même matricule

2001/02/01 33

Dépendance fonctionnelle et clé candidate s’il existe une dépendance fonctionnelle minimale entre (A , ..., A ) et tous les autres 1 n attributs de la relation, alors ont peut conclure que (A , ..., A ) est une clé 1 n candidate une dépendance fonctionnelle sera donc traduite en une contrainte primary key ou unique

2001/02/01 35

Que représente une dépendance fonctionnelle? c’est unefonction, donc elle associe à une liste de valeurs des attributs A , ..., A une et une seule valeur dans A 1 n n+1 exemple – dans une université, étant donné le matricule d’un étudiant, on peut donner son nom – il existe donc une dépendance fonctionnelle entre matricule et nom

matriculeÆnom – l’inverse n’est pas vrai : étant donné un nom, on ne peut déterminer le matricule d’un étudiant, car il peut y avoir plusieurs matricules, puisque plusieurs étudiants peuvent avoir le même nom

32 2001/02/01

Dépendance fonctionnelle minimale si (A , ..., A )ÆB 1 n alors on a aussi (A , ..., A , A )ÆB 1 n n+1 pour les fins de normalisation, on considère seulement les dépendances qui sont minimales selon la liste de gauche

Quelques lois sur les dépendances fonctionnelles

2001/02/01 34

36 2001/02/01

6

Comment déterminer les dépendances fonctionnelles? les dépendances fonctionnelles sont des contraintes du domaine d’application on les détermine à partir de notre connaissance des faits (règles, conditions, etc) du domaine d’application on peut déterminer s’il y a une dépendance fonctionnelle (A , ..., A )Ærépondant à laA en 1 n n+1 question suivante: – étant donné une liste de valeurs pour A , ..., A , peut 1 n on toujours associer une et une seule valeur pour A ? n+1

Exercice

identifiez les dépendances fonctionnelles entre les attributs suivants – sigle, titre, matricule, nom, session, groupe, note, salaire, coteZ

prealableCours sigle siglePrealable

groupeCours sigle session groupe matricule

inscription sigle session matricule groupe note

37 2001/02/01

2001/02/01 39

Modèle logique de cours cours accessibilité sigle sigle titre session

professeur matricule salaire nom

etudiant matricule coteZ nom

competence sigle matricule

disponibilite matricule session

41 2001/02/01

Représentation graphique

sigleÆtitre

sigle

titre

(sigle,session,groupe)Æmatricule

sigle

session

groupe

matricule

Définition de 2FN

2001/02/01 38

une relation E est en deuxième forme normale ssi tous les attributs nonpremiers de E sont endépendance fonctionnelle complètede chaque clé candidate de E – attribut premier: attribut d’une clé candidate – dépendance fonctionnelle complète: l’attribut dépend de toute la clé (càd il n’existe pas de dépendance fonctionnelle entre une partie d’une clé candidate et un attribut non premier)

Exemples de 2FN

les relations suivantes sont

–cours –prealablesCours –accessibilité –groupeCours –inscription

en 2FN

–professeur –competence –disponibilite –etudiant

2001/02/01 40

42 2001/02/01

7

Contreexemple de 2FN

une entité E est en deuxième forme normale ssi tous les attributsnon premiers de E sont endépendance fonctionnelle complètede chaqueclé candidatede E

sigle session groupematriculetitrenom

titre ne dépend pas de toute la clé; il dépend seulement de sigle

2001/02/01 43

Exemples denormalisationen 2FN

A1 A2A3 A4 A5

A1 A2 A3 A4

la relation n’est pas en 2NF car  lacléest (A1,A2)  A5 estnon premier  A5 dépend seulement de A2

A2 A5

Pourquoi normaliser en 2FN?

45 2001/02/01

parce que cela élimine la redondance des données cela assure une meilleure intégrité des données tout en simplifiant les mise à jour on ne perd aucune information; on peut recréer l’information avec une jointure des deux relations

2001/02/01 47

Normalisation en 2FN

les attributs non premiers en dépendance partielle sont extraits – pour former une nouvelle relation

ou bien – sont ajoutés à une relation ayant une clé primaire appropriée

Sontelles en 2NF?

A1 A2A3 A4A5

A1 A2A3 A4A5

2001/02/01 44

oui  il y a deux clés candidates (A1,A2) et (A5) seuls A3 et A4 sontnonpremiers A3 et A4 dépendent complètement de toutes les clés candidates

oui  il y a deux clés candidates A2, A5 seuls A1, A3 et A4 sontnonpremiers A1, A3 et A4 dépendent complètement de toutes les clés candidates 2001/02/01 46

Définition de 3FN

Une relation E est en troisième forme normale ssi pour toute dépendance fonctionnelle XÆA de E, une des conditions suivantes est satisfaite: – X est une super clé – A est un attribut premier super clé : liste d’attributs contenant une clé candidate

2001/02/01 48

8

Exemples de 3FN

les relations suivantes sont en 3FN

–cours –prealablesCours –accessibilité –groupeCours –inscription

–professeur –competence –disponibilite –etudiant

Normalisation en 3FN

A1 A2 A3 A4 A5

A1 A2 A3 A4

A4 A6

A4 A5 A6

Définition de BCNF

Une relation E est en forme normale de BoyceCodd ssi pour toute dépendance fonctionnelle XÆA de E, la condition suivante est satisfaite: – X est une super clé

2001/02/01 49

2001/02/01 51

53 2001/02/01

Contreexemple de 3FN

Une relation E est en troisième forme normale ssi pour toute dépendance fonctionnelle XÆA de E, une des conditions suivantes est satisfaite: –X est unesuper clé –A est un attributpremier

sigle session groupematricule nom

cette relation n’est pas 3FNcar : matricule n’est pas une super clé nom n’est pas premier

Pourquoi normaliser en 3FN

2001/02/01 50

comme pour la 2FN – parce que cela élimine la redondance des données – cela assure une meilleure intégrité des données tout en simplifiant les mise à jour on ne perd aucune information; on peut recréer l’information avec une jointure des deux relations

Exemples de BCNF

les relations suivantes sont en BCNF

–cours –prealablesCours –accessibilité –groupeCours –inscription

–professeur –competence –disponibilite –etudiant

2001/02/01 52

2001/02/01 54

9

Contreexemple de BCNF

supposons qu’une institution d’enseignement décerne un seul diplôme (SEC, DEC, ou BAC) et qu’une personne obtient un diplôme d’une et une seule institution; on a les DF suivantes – (personne,diplôme)Æinstitution – institutionÆdiplôme

Normalisation en BCNF

personne

personne

diplôme institution

institution

diplôme institution

note:  on ne perd pas d’information,  on diminue la redondance on perd une contrainte d’intégrité (personne,diplôme) Æ institution

Exemple de 5FN

les relations suivantes sont en 5FN

–cours –prealablesCours –accessibilité –groupeCours –inscription

–professeur –competence –disponibilite –etudiant

2001/02/01 55

2001/02/01 57

2001/02/01 59

Contreexemple de BCNF

Une entité E est en forme normale de BoyceCodd ssi pour toute dépendance fonctionnelle XÆA de E, la condition suivante est satisfaite: –X est une super clé

personne

diplômeinstitution

cette entité n’est pas en BCNF, car il y a la DF institution Æ diplôme, et institution n’est pas une super clé

Définition de 5FN

2001/02/01 56

Une relation E est en cinquième forme normale ssi E ne peut être obtenue par une jointure de relations E , ..., E telle que 1 n l’une des E n’est pas une clé de E i la quatrième forme normale est un cas particulier de 5FN; nous omettons sa définition

Contreexemple de 5FN

offreDeCours(sigle ,session,matricule) représente le fait qu’un professeur peut enseigner le cours à une session donnée cette relation peut être obtenue par la jointure des 3 relations suivantes: – disponibilité(matricule, session) – compétence(matricule, sigle) – accessibilite(sigle, session)

58 2001/02/01

60 2001/02/01

10

groupe

affecte

1

N

N donne

cours

1

competence sigle matricule

groupe

Modèle ER correspondant au modèle normalisé sigle titre préalables session

disponibilite matricule session

accessibilité

sigle session

N

étudiant

nom

matricule

64 2001/02/01

clé

1

N

1

coteZ

1

N

N

N

session

inscription

disponibilités

professeur

session

matricule

accessib ilité

note

sigle

groupe

matricule

2001/02/01 63

session

11

Modèle ER de la gestion des cours

compétences

note

nom

groupe

cours

accessib ilité

inscrit (1,n)

N donne

N

1

(1,n)

61 2001/02/01

compétences

accessibilité sigle session

65 2001/02/01

disponibilité compétence matricule session matricule sigle ⌧ ⌧ 1 E01 1 IFT286 2 E01 2 IFT286 = offreDeCours sigle session matricule IFT286 E01 1 IFT286 E01 2

etudiant matricule coteZ nom

offreDeCours sigle session matricule

compétence matricule sigle

disponibilité matricule session

cours sigle titre

professeur matricule salaire nom

session

matricule

étudiant

N

(1,n)

préalables

sigle

groupeCours sigle session groupe matricule

inscription sigle session matricule groupe note

titre

accessibilité sigle session IFT286 H01 IFT286 E01

Contreexemple de 5FN

62 2001/02/01

prealableCours sigle siglePrealable

Normalisation vs Modèle ER

Modèle relationnel obtenu par traduction

coteZ

2001/02/01 66

matricule

professeur

disponibilités

Normalisation en 5FN

Il arrive parfois que la traduction d’un modèle ER ne donne pas un modèle relationnel normalisé Exercice – Produisez le modèle ER du système de gestion des inscriptions aux cours – Traduisez votre modèle en modèle relationnel – Comparez le modèle relationnel obtenu avec le modèle normalisé