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2.2. La base des données

2.2.1. Généralités sur les Bases de données :

a. Définitions :

Une base de données est un ensemble structuré d'informations. On définit une base de données comme étant l'ensemble des données stockées. Pour les manipuler, on utilise généralement un logiciel spécialisé appelé SGBD (Système de Gestion de Bases de Données). Il y a parfois confusion, par abus de langage, entre base de données et SGBD. On appelle aussi « système d'information » l'ensemble composé par les bases de données, le SGBD utilisé et les programmes associés. Plus formellement, on appelle Base de Données (BD) un ensemble de fichiers informatiques ou non structurés et organisés afin de stocker et de gérer de l'information.¹⁶

Un SGBD est un logiciel complexe qui permet de gérer et d'utiliser les données que l'on stocke en utilisant les différents modèles de données. (Modèle hiérarchique, modèle réseau, modèle relationnel, modèle objet, etc.)

b.Modèles de Bases de données :

Les modèles de données correspondent à la manière de structurer l'information dans une base de données. Ils reposent sur les principes et les théories issus du domaine de la recherche en informatique et permettent de traduire la réalité de l'information vers une représentation utilisable en informatique.

- Modèle hiérarchique et modèle réseau :

Le modèle hiérarchique propose une classification arborescente des données à la manière d'une classification scientifique. Dans ce type de modèle, chaque enregistrement n'a qu'un seul possesseur ; par exemple, une commande n'a qu'un seul client. Cependant, notamment à cause de ce type de limitations, ce modèle ne peut pas traduire toutes les réalités de l'information dans les organisations.

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Le modèle réseau est une extension du modèle précédent : il permet des liaisons transversales, utilise une structure de graphe et lève de nombreuses limitations du modèle hiérarchique.

Dans les deux cas, les enregistrements sont reliés par des pointeurs : on stocke l'adresse de l'enregistrement auquel il est lié. Des SGBD de type hiérarchique ou réseau sont encore employés pour des raisons d'efficacité lorsque la structure des données s'y prête. On utilise à cet effet des SGBD de conception ancienne, comme IMS (Bull) pour le modèle réseau ou IDMS (Computer Associate)¹⁷.

- Le modèle relationnel :

Ce modèle a été proposé en 1970 par E. F. Codd dans un article resté célèbre : « A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks », CACM 13, no 6, June 1970. Il cherche à créer un langage d'interrogation des bases de données plus proche du langage naturel. Dans cette optique, il fonde sa recherche sur des concepts mathématiques rigoureux, tels que la théorie des ensembles et la logique du premier ordre. Le modèle relationnel permet de modéliser les informations contenues dans les bases de données en utilisant des relations, c'est-à-dire des ensembles d'attributs. De l'idée de départ à la réalisation d'un produit utilisable, le laps de temps est souvent de l'ordre d'une décennie. La mise en oeuvre des idées de Codd se fait chez IBM dans le cadre du projet de recherche System-R. Le premier produit commercial sera non pas le fait d'IBM, mais celui d'Honeywell en 1976. Il sera suivi d'un produit réellement abouti de chez Relationnel Software en 1980 : Oracle, qui a connu le succès que l'on sait. De son côté IBM en tirera un produit qui deviendra DB2.

Le modèle relationnel est aujourd'hui l'un des modèles les plus utilisés. « Les premiers systèmes de gestion de base de données (SGBD ou DBMS en anglais) bâtis sur ce modèle ont été SQL/DS et DB2 de IBM, d'où est né le langage de manipulation de bases relationnelles, SQL (Structured Query Language). » Le modèle relationnel est basé sur deux instruments puissants : l'algèbre relationnelle (c'est-à-dire le concept mathématique de relation en théorie des ensembles) et la notion de produit cartésien. Ce modèle définit une façon de représenter les données, les opérations qui peuvent être effectuées et aussi les mécanismes pour préserver la consistance des données. E.F Codd a décrit les principes et la conception de modèle relationnel

¹⁷ Nicolas Larrousse, Création de bases de données, éd. Pearson Education France, Paris 2009, pp 16.

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dans son livre « A relational model of data for large shared data banks ». Par exemple une bonne utilisation du code nécessite la redéfinition d'une entité qui va être exploitable dans la présentation de données.

La modélisation relationnelle permet de représenter les relations à l'aide de tables (à deux dimensions) dont chaque colonne a un identificateur qui représente un domaine. Une ligne du tableau représente donc une entité et chacune des cases représente un de ses attributs. On appelle attributs le nom des colonnes qui représentent les constituants de l'entité. Un attribut (une colonne) est repéré par un nom et un domaine de définition, c'est-à-dire l'ensemble des valeurs qu'il peut prendre. On appelle tuple (ou n-uplet) une ligne du tableau.

L'entité voiture pourra par exemple être représentée par :

? La marque

? Le modèle

? La série

? La plaque minéralogique.

La cardinalité d'une relation est le nombre de tuples qui la composent. Dans l'exemple ci-dessus la cardinalité est égale à 3.

La clé principale d'une relation est l'attribut, ou l'ensemble d'attributs, permettant de désigner de façon unique un tuple. Dans l'exemple ci-dessus, le numéro de la plaque minéralogique est une clé principale dans la mesure où la seule connaissance de cet attribut permet de connaître la voiture. Une clé étrangère, par contre, est une clé (donc un attribut permettant d'identifier de façon unique un tuple) faisant référence à une clé appartenant à une autre table.

La description d'une relation (d'une table) par ses attributs (nom et domaine) est appelée schéma d'une relation. On désigne par le terme schéma d'une base de données relationnelle l'ensemble des relations qui la composent.

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La manipulation des éléments de la table se fait à l'aide d'opérations sur les ensembles. On définit deux types d'opérations de base:

? Les opérations unaires

? les opérations ensemblistes

- Le modèle objet :18

Les langages de programmation orientés objet sont apparus dans les années 1960 et sont devenus populaires dans les années 1980. Les premiers systèmes de gestion de bases de données (SGBD) objets sont apparus dans les années 1990, en même temps que se sont répandus les langages de programmation orientés objet.

Le consortium OMG (Object Management Group) a été fondé en 1989, dans le but de soutenir et uniformiser les nouvelles technologies basées sur les objets. Les bases de données objet sont une des technologies soutenues et standardisées par ce consortium.

À cette époque, les systèmes de gestion de bases de données (SGBD) relationnels étaient déjà bien implantés sur le marché. L'arrivée des SGBD à objets a poussé plusieurs éditeurs de SGBD relationnels à modifier leurs produits en vue de leur permettre de stocker des objets.

En 1997 les parts de marché des SGBD à objets sont d'environ 3 %, le marché est largement dominé par les SGBD relationnels. Depuis l'arrivée cette année de SGBD qui manipulent à la fois des bases de données à objets et relationnelles, il est très peu probable que les SGBD à objets remplacent un jour les SGBD relationnels.

Plusieurs raisons, en dehors des qualités reconnues de l'approche objet, ont conduit à définir une extension objet pour les bases de données. La première est que le modèle relationnel, dans sa simplicité, ne permet pas de modéliser facilement toutes les réalités. La

¹⁸ Base de données orientée objet : http://fr.wikipedia.org/wiki/Basededonnéesorientéeobjet

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deuxième est qu'un objet permet de représenter directement un élément du monde réel. Les structures d'éléments complexes se retrouvent souvent dispersées entre plusieurs tables dans l'approche relationnelle classique. De plus, le concept objet est mieux adapté pour modéliser des volumes de texte importants ou d'autres types de données multimédias (sons, images, vidéos...). Enfin, il est beaucoup plus commode de manipuler directement des objets lorsque l'on développe avec un langage à objet (comme C++ ou Java). Les bases de données, on le rappelle, sont dorénavant des briques constitutives des applications. Les bases de données « orientées objet » apportent ainsi aux applications développées en langage objet la persistance des objets manipulés : ces derniers peuvent ainsi directement être réutilisés par l'application d'origine ou par d'autres sans redéfinition. Ces concepts ont été intégrés à partir de la version 2 de la norme SQL.

- Le modèle relationnel-objet :

Le modèle relationnel-objet est, en informatique, une manière de modéliser les informations contenues dans une base de données qui reprend le modèle relationnel en ajoutant quelques notions empruntées au modèle objet, venant combler les plus grosses lacunes du modèle relationnel. La technologie objet-relationnelle est née en 1992, elle est donc assez nouvelle sur le marché des SGBD, dominé depuis environ 1970 par les bases de données relationnelles. Dans le sillage du développement des langages orientés objet (C++, Java...) dans les années 1980, le concept objet a été adapté aux bases de données. Plusieurs raisons, en dehors des qualités reconnues de l'approche objet, ont conduit à définir une extension objet pour les bases de données.

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