INTRODUCTION AUX BASES DE DONNEES

Introduction

Définition

De nombreux logiciels utilisent de simples fichiers pour les sauvegardes. Une base de données s'impose lorsque le volume d'informations à sauvegarder et à gérer devient très important.

Une base de données est un ensemble hiérarchisé et structuré permettant de stocker un grand volume d'informations. Elle est représentée physiquement par un ensemble de fichiers stockés en mémoire, exploités et gérés (création, recherche, mise à jour) par un système de gestion de base de données (SGBD).

Caractéristiques des bases de données

Modèles de bases de données

Il existe de nombreux types de bases de données :

Base de données relationnelle : Elle stocke les données dans des tableaux à deux dimensions (lignes et colonnes).
Base de données orientée colonnes : Elle stocke les données par colonne plutôt que par ligne. Auto-indexée, elle facilite la compression quand les données des colonnes se ressemblent ou sont de même type.
Base de données orientée objet : Elle stocke l'information sous la forme d'objets.
Base de données hiérarchique : Elle structure les données dans des hiérarchies comparables à l'organisation des répertoires sur un PC.
Base de données multidimensionnelles : Elle est aussi appelée cube ou hypercube.
...

Fichiers d'échange

Les formats de sauvegarde des bases de données sont propres à chaque logiciel. Les formats les plus classiques pour les fichiers d'échange sont :

Le CSV (Comma-separated values).
Le JSON (JavaScript Object Notation).
Le XML (Extensible Markup Language).

Optimisation des bases de données

Plusieurs solutions permettent d'optimiser les bases de données :

L'intégralité de la base de données est préchargée en mémoire vive. L'accès aux données est alors beaucoup plus rapide. En contrepartie, le démarrage du serveur prend plus de temps, il doit disposer d'une mémoire vive importante, relativement onéreuse.
Des systèmes de compression et de décompression diminuent le volume occupé par la base de données. On notera que décompresser un fichier placé en mémoire vive est plus rapide que d'accéder à ce même fichier, non compressé et situé en mémoire morte.

Les bases de données relationnelles

Définition

Le modèle de base de données le plus répandu est le modèle de base de données relationnelle. Dans ce modèle, les informations sont organisées dans des tables. Une base de données peut renfermer plusieurs tables reliées entre elles.

Les tables

Une table est organisée en lignes et en colonnes. Chaque colonnes correspond à un champ et chaque ligne à un enregistrement.

Un champ est caractérisé par :

Un intitulé.
Un type.

Exemples de types de champ sous MySQL :

Entiers	TINYINT, SMALLINT, MEDIUMINT, INT, ou BIGINT ayant respectivement des tailles de 1, 2, 3, 4 et 8 octets.
Réels	FLOAT, DOUBLE ayant respectivement des tailles de 4 et 8 octets.
Dates	DATE (AAAA-MM-JJ), DATETIME (AAAA-MM-JJ HH:MM:SS), TIME (HH:MM:SS).
Booléen	BOOL, BIT.
Caractères	CHAR (M) (stocke M caractères), VARCHAR (M) (idem mais longueur variable par rapport à CHAR).
Chaînes	TINYTEXT (255 caractères au maximum), MEDIUM (16 777 215 caractères au maximum), LONGTEXT (4 294 967 295 caractères au maximum).

L'exemple suivant montre la structure d'une table "Recepteur" permettant de stocker des informations sur les différents récepteurs présents dans une installation de domotique. Chaque ligne représente un enregistrement, constitué de champs qui lui sont propres. Par exemple, le champ "nom" du deuxième enregistrement de la table "Recepteur" vaut "plafonnierch1".

Table Recepteur
recepteur_id	type	nom	adresse	piece_id
1	convecteur	convecteurch1	16	1
2	eclairage	plafonnierch1	24	1
3	convecteur	convecteurch2	18	2
4	volet	voletjardin	33	3
5	eclairage	veilleusech1	25	1
6	volet	voletch2	32	2

Exemple d'implémentation de la table Recepteur sous MySQL :

La représentation UML peut se faire à l'aide du stéréotype "table" :

«table» Recepteur
-recepteur_id : int -type : varchar -nom : varchar -adresse : tinyint -piece_id : int

Clé primaire, clé étrangère

Un champ peut être défini comme clé primaire. Une clé primaire sert à identifier un enregistrement de manière unique.

Une clé étrangère permet de gérer des relations entre plusieurs tables en garantissant la cohérence des données. La clé primaire d'une table est stockée dans une autre table. La clé primaire est appelée clé étrangère dans la deuxième table.

Il existe trois sortes de relations entre deux tables :

Les relations 1-1 :
- Chaque élément d'une table a sa correspondance dans l'autre table.
- Exemple : A chaque nom d'auteur correspond son prénom.
- Les deux tables peuvent être regroupées en une seule.
Les relations 1-n ou 1-∞ :
- Chaque élément d'une table a plusieurs correspondances dans l'autre table.
- Exemple : Un auteur écrit plusieurs articles. Chaque article est écrit par un seul auteur.
Les relations n-n ou ∞-∞ :
- Plusieurs éléments d'une table ont plusieurs correspondances dans l'autre table.
- Exemple : Des articles sont publiés dans divers journaux.
- On scinde une relation de ce genre en deux relations 1-n, en introduisant une table supplémentaire.

Dans l'exemple de schéma relationnel ci-dessous, plusieurs articles pouvant être publiés dans plusieurs journaux, on a introduit la table jonction_article_journaux pour gérer les relations entre les deux tables.

Index

Un index sert à optimiser les recherches. Il peut être créé sur n'importe quel(s) champ(s) d'une table. Il permet d'accélérer la recherche d'une information particulière sans avoir à "balayer" l'ensemble des enregistrements, triés par ordre alphabétique ou numérique.

Règles générales de conception

Généralement, chaque type d'objet modélisé a besoin de sa propre table. Une fois les tables constituées, il faut éviter d'avoir des colonnes (champs) redondantes d'une table à un autre (sauf pour une clé).

Cela permet de réduire les problèmes :

De modification (mise à jour de n champ dans n tables).
D'insertion (lors de l'insertion d'un nouvel enregistrement, modifier les champs doublons).
De suppression (peut amener à ne plus avoir de valeur de champ pour un enregistrement particulier).
De place mémoire et de vitesse d'exécution.

Il faut choisir des clés cohérentes (elles doivent être uniques) et éviter les tables multipliant les champs vides.

Le langage SQL

Introduction

SQL signifie Structured Query Language. C'est un langage permettant d'accéder aux systèmes de gestion de bases de données. Il permet de récupérer, stocker, insérer, supprimer des champs et des enregistrements dans des tables.

Enregistrement des données

Syntaxe simplifiée :

INSERT INTO table (champ1,champ2, ...) VALUES (valeur1,valeur2, ...);

Exemple :

INSERT INTO client (nom, prenom) VALUES ("Dupond", "Alain");

Visualisation des données

Syntaxe simplifiée :

SELECT champ1, champ2, ... FROM table1, table2, ... WHERE critères;

Exemple :

SELECT client.nom, client.prenom FROM client
WHERE client.ville = "Paris" OR client.ville = "Marseille";

Les champs peuvent apparaître sous deux formes :

En cas d’ambiguïté : nom_table.nom_champ
Sinon plus simplement : nom_champ

Les critères sont des expressions logiques utilisant des opérateurs :

Opérateur	Nom
AND	et
OR	ou
=	égalité
>	supérieur
<	inférieur
>=	supérieur ou égal
<=	inférieur ou égal
!= ou <>	différent de
IS NOT NULL	non nul
BETWEEN	compris entre
IN	contenu dans
LIKE	comparaison de motif

Modification des données

Syntaxe simplifiée :

UPDATE table SET champ1 = valeur1, champ2 = valeur2, ... WHERE critères;

Exemple :

UPDATE client SET client.numTelephone = "0123456789"
WHERE client.nom = "Tairieur";

Suppression des enregistrements

Syntaxe simplifiée :

DELETE FROM table WHERE critères;

Exemple :

DELETE FROM client WHERE client.ville = "Lyon";

Jointure naturelle

Il est possible d’extraire des données de plusieurs tables liées entre elles par clé primaire / clé étrangère, en joignant les tables concernées dans la clause WHERE. Pour cela, il faut associer les lignes des différentes tables en ajoutant des conditions d’égalité entre les champs permettant cette jointure.

Exemple :

SELECT client.nom, facture.montant FROM client, facture
WHERE client.numero = facture.numeroClient;

Création d'une table

Syntaxe générale :

CREATE TABLE table (
    champ1 type_données,
    champ2 type_données,
    champ3 type_données
);

Le mot-clé "type_donnees" est à remplacer par le mot-clé définissant le type de données (INT, DATE...).

Il est également possible de définir d'autres options :

NOT NULL : Empêche d’enregistrer une valeur nulle dans un champ.
DEFAULT : Attribue une valeur par défaut.
PRIMARY KEY : Indique que le champ est une clé primaire.
...

Exemple :

CREATE TABLE utilisateur
(
    id INT PRIMARY KEY NOT NULL,
    nom VARCHAR(100),
    prenom VARCHAR(100),
    date_naissance DATE,
    nombre_enfants INT
);

Suppression d'une table

Syntaxe :

DROP TABLE table;

Suppression d'une base de données entière

Syntaxe :

DROP DATABASE base;