Introduction aux Bases de Données et SGBD

Définition et Objectifs des Bases de Données

L'objectif principal des bases de données (BD) est de résoudre les problèmes de stockage et de gestion des données rencontrés avec les systèmes de gestion de fichiers traditionnels. Une gestion de fichiers classique présente plusieurs problèmes liés à la manipulation et au stockage de l'information, tels que :

• Redondance et incohérence des données.
• Rigidité et dépendance des données vis-à-vis des programmes.
• Problèmes de sécurité.

Une base de données est un ensemble de fichiers qui contrôle le stockage des données, réduit la redondance, rend les données indépendantes des programmes et permet de les visualiser de différentes manières. Un Système de Gestion de Bases de Données (SGBD) doit :

• Permettre à de multiples utilisateurs d'accéder simultanément à l'information.
• Assurer un contrôle d'accès aux données pour chaque utilisateur.
• Éviter le stockage de données non autorisées.
• Permettre l'utilisation de différentes méthodes d'accès.
• Offrir des mécanismes de récupération de données.

Concepts Fondamentaux des Bases de Données

• Une Entité : un objet réel ou abstrait possédant des caractéristiques distinctives qui le différencient des autres objets et dont les informations sont stockées dans la base de données.
• Un Attribut : une caractéristique qui décrit une entité.
• Un Enregistrement (ou Ligne/Tuple) : une structure utilisée dans une base de données pour stocker les informations relatives à une occurrence d'entité.
• Un Fichier (ou Table) : l'information stockée pour chaque entité.
• Une Base de Données : la structure utilisée pour stocker l'ensemble des informations.
• Une Super-clé : un attribut ou un ensemble d'attributs qui identifie de manière unique une occurrence d'une entité.
• Une Clé candidate : une super-clé minimale, c'est-à-dire qu'aucun de ses sous-ensembles d'attributs n'est lui-même une super-clé.
• Une Clé primaire : la clé candidate choisie par le concepteur de la base de données pour identifier de manière unique les occurrences d'une entité.
• Une Clé alternative : toute clé candidate qui n'a pas été choisie comme clé primaire.
• Une Clé étrangère : un attribut (ou un ensemble d'attributs) qui est la clé primaire d'une autre entité, établissant ainsi une relation entre deux entités.

Types de Relations :

• 1:1 (Un à un) : chaque occurrence d'une entité correspond à une seule occurrence d'une autre entité.
• 1:N (Un à plusieurs) : chaque occurrence de la première entité peut correspondre à plusieurs occurrences de la seconde entité.
• N:M (Plusieurs à plusieurs) : chaque occurrence de la première entité peut correspondre à plusieurs occurrences de la seconde entité, et vice versa.

Niveaux d'Abstraction des Données

Pour rendre la gestion des données efficace et gérable, il est essentiel de bien structurer l'information. C'est pourquoi la conception des bases de données implique la construction de structures de données complexes pour représenter l'information. Étant donné que de nombreux utilisateurs de ces systèmes ne sont pas des experts en informatique, la complexité de ces structures est masquée à travers différents niveaux d'abstraction afin de simplifier l'utilisation du système :

• Le niveau physique : C'est le niveau d'abstraction le plus bas, où est représentée la manière dont les données sont réellement stockées.
• Le niveau conceptuel : Un niveau d'abstraction plus élevé, il montre quelles données sont stockées dans la base de données et les relations existantes entre elles.
• Le niveau externe (ou de la vision) : C'est le niveau d'abstraction le plus élevé, il ne montre qu'une partie de la base de données entière, adaptée aux besoins spécifiques de chaque utilisateur.

Types de Bases de Données et Modèle Relationnel

Il existe différents types de bases de données. Les trois modèles de bases de données les plus largement acceptés sont les modèles relationnel, hiérarchique et réseau. Le modèle relationnel est le plus utilisé, tandis que les modèles réseau et hiérarchique ont été les premiers modèles à être utilisés et sont encore présents dans un grand nombre de bases de données existantes.

Dans le modèle relationnel, les données et les relations sont représentées par des tables. Chaque table stocke des informations sur une entité de la base de données, de sorte que chaque ligne de la table représente un enregistrement de l'entité et chaque colonne est un attribut (ou champ) de celle-ci. Une table relationnelle doit satisfaire aux exigences suivantes :

• Tous les enregistrements (lignes) sont du même type.
• Chaque colonne est identifiée par un nom unique au sein de la table.
• Il ne peut y avoir aucun enregistrement en double dans une table.
• Chaque table doit posséder une clé primaire.

Le modèle relationnel est l'un des plus largement utilisés pour la conception et la gestion des bases de données.

Rôles des Utilisateurs d'une Base de Données

Un SGBD est accessible par un grand nombre d'utilisateurs, chacun ayant des besoins ou des responsabilités différentes vis-à-vis de la base de données. Les principaux rôles d'utilisateurs sont :

• Le Gestionnaire de Base de Données (DBA) : La personne responsable de l'administration centrale des données et des programmes. Ses tâches incluent la définition du schéma de la base de données, la gestion de sa structure, la modification du schéma, et le contrôle d'accès aux données.
• Le Développeur d'Applications : Responsable de l'écriture des programmes d'application qui interagissent avec la base de données. Ces programmes sont conçus pour faciliter l'accès et l'utilisation pour l'utilisateur final.
• L'Utilisateur Final : L'utilisateur qui accède à la base de données via un langage de manipulation de données (DML) ou par un programme d'application. Les requêtes d'opération sont effectuées au nom de l'utilisateur par le SGBD.

Systèmes de Gestion de Bases de Données (SGBD)

Un Système de Gestion de Bases de Données (SGBD) est un ensemble de logiciels permettant la création, la gestion, le contrôle et la manipulation des informations au sein d'une base de données. Le but d'un SGBD est de simplifier et de faciliter l'accès aux données. Il offre une vue de haut niveau pour faciliter l'interaction. Un SGBD doit permettre :

• De définir le schéma de la base de données.
• De permettre l'accès aux informations de la base de données en utilisant un langage de manipulation de données (DML).
• Les commandes DML sont souvent intégrées dans des programmes écrits dans des langages de programmation de haut niveau.
• Il permet d'utiliser des programmes DML pour accéder aux informations et de gérer les fichiers de données.