Introduction

Un peu d’histoire

Les bases de données sont indispensables dans tout développement informatique. Toutes les données sont stockées dans la majorité des cas dans une structure de base de données.

On parle de BDD pour désigner le stockage des données et de SGBD pour désigner les éléments qui sont mis à disposition du développeur pour manipuler ces données.

Il existe plusieurs types de bases de données.

Il y a les bases de type hiérarchique comme IMS/DL1, que l’on rencontre majoritairement sur les Mainframes. Ces éléments sont organisés comme un arbre avec un niveau de hiérarchie et des pointeurs entre les enregistrements.

Il existe également les bases en réseau (ou Codasyl) comme IDS2 ou SOCRATE qui ne sont pratiquement plus utilisées actuellement et qui reprennent un peu le modèle hiérarchique mais en permettant de naviguer entre les éléments, pas uniquement de manière descendante.

Depuis quelques années, d’autres types de bases de données sont apparus avec les sites internet utilisés par des millions d’utilisateurs :

Le site db-engines.com actualise régulièrement les informations sur la popularité des bases de données, globalement et par catégorie. Il explique sa méthodologie de classement.

Les bases de données relationnelles sont apparues dans les années 1980. Elles s’appuient sur les travaux développés par un chercheur, Mr Edgar Codd, travaillant chez IBM sur le modèle relationnel au début des années 1970. Les données sont organisées...

Les normes SQL

La première version de SQL normalisée par l’ANSI date de 1986.

Elle sera suivie de plusieurs versions plus ou moins importantes.

La norme SQL2 ou SQL92 est la plus importante. La majorité des SGBDR existants implémentent cette version.

Puis suivront plusieurs autres évolutions SQL-3, SQL:2003, SQL:2008 et SQL:2011 jusqu’à la dernière SQL:2023 qui apportent chacune quelques fonctions complémentaires.

Chaque fournisseur de SGBDR a implémenté à sa façon le langage SQL et a ajouté ses propres extensions. Les exemples qui sont proposés dans cet ouvrage pour illustrer les propos ne sont donc pas totalement compatibles avec tous les SGBDR.

Les exemples présentés dans cet ouvrage sont conçus principalement pour les bases les plus utilisées : Oracle, SQL Server, PostgreSQL et MySQL.

Description rapide du modèle relationnel

Le modèle relationnel a été créé, comme indiqué précédemment, par un chercheur, Edgar Codd, travaillant chez IBM au début des années 1970. Celui-ci a travaillé à partir de principes mathématiques simples, la théorie des ensembles et la logique de prédicats.

Le modèle relationnel repose sur la notion d’ensemble. Schématiquement, un ensemble peut être représenté par une table (une table peut également être appelée une relation).

Cet ensemble a des attributs (les colonnes) et des lignes contenant des valeurs (les tuples). La forme la plus couramment utilisée pour représenter une table est celle-ci :

Le modèle relationnel présente les données sous forme logique, il est totalement indépendant du modèle physique. C’est le fournisseur qui décide du mode de stockage physique des tables. C’est l’avantage majeur des bases de données relationnelles, l’indépendance entre le logique et le physique.

Une fois les tables définies, il faut disposer d’un langage pour les manipuler, il s’agit de l’algèbre relationnelle. Celui-ci a également été inventé par Edgar Codd. À l’aide de ces opérateurs, on peut interroger les relations existantes et créer de nouvelles relations. On parle d’opérateurs ensemblistes : union, intersection, différence, produit cartésien, division et jointure.

L’algèbre relationnelle est mise en œuvre par le SQL et les systèmes de gestion de bases de données relationnelles (SGBDR) implémentent le modèle relationnel. Les exemples de ce livre s’appuient sur quelques tables d’une base de données d’une société dans le secteur de l’hôtellerie. Cette base gère les tarifs des chambres par type de chambre et par hôtel. Le schéma de la base est présenté plus loin dans cet ouvrage (cf. chapitre La définition des données (LDD) - La clé étrangère (FOREIGN KEY)).

L’algèbre relationnelle

2. Les opérateurs

a. Union

L’union entre deux relations de même structure (degré et domaines) donne une table résultante de même structure ayant comme éléments l’ensemble des éléments distincts des deux relations initiales.

Notation : Rx = R1 R2

Exemple

Soient les relations HOTELS_EUROPE et HOTELS_AFRIQUE.

RELATION HOTELS_EUROPE

idHotel	Libelle	Etoile
1	Ski Hotel	*
2	Art Hotel	**

RELATION HOTELS_AFRIQUE

idHotel	Libelle	Etoile
1	Ski Hotel	*
2	Lions Hotel	****

UNION DES DEUX RELATIONS

idHotel	Libelle	Etoile
1	Ski Hotel	*
2	Art Hotel	**
4	Lions Hotel	****

b. Intersection

L’intersection entre deux relations de même structure (degré et domaines) donne une table résultante de même structure ayant comme éléments l’ensemble des éléments communs aux deux relations initiales.

Notation : Rx = R1 R2

Exemple

RELATION SKIHOTEL_TYPECHAMBRE

NumChambre	Description
1	1 lit simple avec douche
4	1 lit double avec douche
6	1 lit double avec bain et WC séparés

RELATION ARTHOTEL_TYPECHAMBRE

NumChambre	Description
1	1 lit simple avec douche
4	1 lit double avec douche
6	1 lit double avec bain et WC séparés
7	1 lit double large avec bain et WC séparés

TYPECHAMBRE communes aux deux relations :

NumChambre	Description
1	1 lit simple avec douche
4	1 lit double avec douche
6	1 lit double avec bain et WC séparés

c. Différence

La différence entre deux relations de même structure (degré et domaines) donne une table résultante de même structure ayant comme éléments l’ensemble des éléments de la première relation qui ne sont pas dans la deuxième. 

Notation : Rx = R2 - R1

Exemple

TYPECHAMBRE présente dans la relation 2 et pas dans la relation 1 :

NumChambre	Description
7	1 lit double large avec bain et WC séparés

d. Division

La division entre deux relations est possible à condition que la relation diviseur soit totalement incluse dans la relation dividende. Le quotient de la division correspond à l’information qui, présente dans le dividende, n’est pas présente dans le diviseur.

Il est également possible de définir la division de la façon suivante : soit R1 et R2 des relations telles que R2 soit totalement incluse dans R1. Le quotient R1÷R2 est constitué des tuples t tels que pour tout tuple t’ défini sur R2, il existe le tuple t.t’ défini sur R1.

Notation : Rx = R2÷R1

Exemple

RELATION SKIHOTEL_TYPECHAMBRE

NumChambre	Description
1	1 lit simple avec douche
4	1 lit double avec douche
6	1 lit double avec bain et WC séparés

RELATION ARTHOTEL_TYPECHAMBRE

NumChambre	Description	Prix
1	1 lit simple avec douche	67.49
4	1 lit double avec douche	74.99
6	1 lit double avec bain et WC séparés	99.99
4	1 lit double large avec bain et WC séparés	214.90

La division entre les deux relations permet d’isoler l’information complémentaire à la relation SKIHOTEL_TYPECHAMBRE et présente dans la relation ARTHOTEL_TYPECHAMBRE :

Prix
67.49
74.99
99.99

e. Restriction

La restriction repose sur une condition. Elle produit, à partir d’une relation, une relation de même schéma n’ayant que les éléments de la relation initiale qui répondent à la condition.

Notation : Rx = s (condition) R1

La condition s’exprime sous la forme :

[NON] [(] attribut opérateur valeur [)] [{ET/OU}condition] 

opérateur : un opérateur de comparaison (=, <>, >, <, >=, <=).

valeur : une constante ou un autre attribut.

Exemple

Hôtels avec un type de chambre = 7

TypesChambre7=σ(idTypeChambre=7)Hotels 

idHotel	Libelle	idTypeChambre	Description
2	Art Hotel	7	1 lit double large avec bain et WC séparés
3	Rose Hotel	7	1 lit double large avec bain et WC séparés
4	Lions Hotel	7	1 lit double large avec bain et WC séparés

f. Projection

La projection d’une relation sur un groupe d’attributs donne une relation résultante ayant comme schéma uniquement ces attributs, et comme éléments les n-uplets distincts composés par les valeurs associées de ces attributs.

Notation : Rx = p R (A1, A2,..., An)

Exemple sur NombreLit et Description de la table TypesChambre :

LISTTypCham=p TypesChambre(NombreLit,Description) 

NombreLit	Description
1	1 lit simple avec douche
2	2 lits simples avec douche
3	3 lits simples avec douche et WC séparés
1	1 lit double avec douche

S’il y avait eu des doublons, ils auraient été supprimés du résultat.

g. Produit cartésien

Le produit cartésien entre deux relations produit une relation ayant comme schéma tous les attributs des deux relations existantes et comme éléments l’association de chaque ligne de la première table avec chaque ligne de la deuxième.

Notation : Rx = S1 X S2

Exemple

RELATION Hotels

IdHotel	Libelle
1	Ski Hotel
2	Art Hotel
4	Lions Hotel

RELATION TypesChambre

idTypeChambre	Description
1	1 lit simple avec douche
2	2 lits simples avec douche
3	3 lits simples avec douche et WC séparés

 

HOTELTypeCh = Hotels X TypesChambre 

 

IdHotel	Libelle	idTypeChambre	Description...