Moi Conception

8/8/2019 Moi Conception

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Conception de bases de donnes

Tarek BeldiDpartement dInformatiqueUniversit Time


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Plan Objectif de ce chapitre

Prsenter les grandes lignes lors de la conception dune BD tape 1: Identification des besoins tape 2: laboration du schma conceptuel Utilisation du modle UML Les critres prendre en compte dans llaboration duschma physique de la BD

Ce chapitre nest pas Exhaustif, Formel Complet

Ce nest pas un cours sur UML !

(c) Beldi 2


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HistoriqueAvant 1970 1970 1980 1980 - 1992 Depuis 1992

Technologie

Applications

Mthodes DossiersdexploitationMthodesdanalyse-

programmationMthodes

systmiques Mthodesorientes objet

(c) Beldi 3


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Mthodologie

Conception desystmes dinformation

Conduiteetsuivideprojet

Delphi

Dveloppement

SGBD PB Java

Merise

UML

SADT

SA-RT

Schma directeur

(c) Beldi 4


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Vision complte

Stratgie ProcessusSystme

informatiqueSystme

dinformation

(c) Beldi 5


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Problmatique: Taille et complexit des logiciels Complexit fonctionnelle (exemples)1. Le SI : mmoriser et stocker linformation mais enplus traiter de faon sophistique pour laide ladcision (Entrept de donnes "DataWhareHouse).2. Logiciels dvelopps sparment et avec desdmarches diffrentes et appels tre interfacs

pour les besoins de lentreprise. volutions technologiques permanentes

Complexit architecturale : Client/serveur, n-tiers,Intranet, Corba (Common Object Request BrokerArchitecture), Systmes distribus

(c) Beldi 6


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Solutions Dcoupage du processus de dveloppement :

phase d'analyse : aspectsphase de ralisation : aspectstechnologiques et architecturaux.

Dcoupage du systme en sous systmes :diminution de la complexit par rpartition

du travail et rutilisation de composants

Utilisation dune technologie de haut niveau :dcoupage naturel du systme .

(c) Beldi 7


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Dmarche de construction dune application

Mthode : guide de description dune forme de modle une autre.

Formalisme : langage de reprsentation graphique.

les diffrentes tapes : Expression des besoins

Spcification

Analyse

Conception

Implmentation

Tests de vrification

Validation

Maintenance et volution

(c) Beldi 8


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Les diffrentes tapes

Expression des besoins : Donnes + traitements

Spcification : Ce que le systme doit tre et comment il peut

tre utilis.

Analyse : Lobjectif est de dterminer les lments intervenant dansle systme construire, ainsi que leur structure et leurs relations. Elle

doit dcrire chaque objet selon 3 axes : Axe fonctionnel : savoir-faire de lobjet. Axe statique : structure de lobjet.

Axe dynamique : cycle de vie de lobjet au cours delapplication (tats et messages de lobjet).

Ces descriptions ne tiennent pas compte de contraintes techniques(informatiques).

(c) Beldi 9


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Les diffrentes tapes (suite)

La conception : elle consiste apporter des solutions techniquesaux descriptions dfinies lors de lanalyse : architecture technique ;performances et optimisation ; stratgie de programmation.

On y dfinit les structures et les algorithmes. Cette phase sera valide lors des tests

Limplmentation : Cest la ralisation de la programmation

Les tests de vrification : Ils permettent de raliser descontrles pour la qualit technique du systme.

Il sagit de relever les ventuels dfauts de conception et deprogrammation (revue de code, tests des composants,...). Il faut instaurer ces tests tout au long du cycle de dveloppement

et non la fin pour viter des reprises consquentes du travail

(programmes de tests robustes ; Logiciels de tests).

(c) Beldi 10


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Les diffrentes tapes (suite) Validation :Le dveloppement dune application doit tre li un

contrat ayant une forme de cahier de charges, odoivent se trouver tous les besoins de lutilisateur. Cecahier de charge doit tre rdig avec la collaborationde lutilisateur et peut tre par ailleurs complt par lasuite.

Tout au long des ces tapes, il doit y avoir desvalidations en collaboration galement aveclutilisateur.

Une autre validation doit aussi tre envisage lors delachvement du travail de dveloppement, une fois quela qualit technique du systme est dmontre. Ellepermettra de garantir la logique et la compltude du

systme.(c) Beldi 11


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Les cycles de vie (suite)Expression des besoins

Conception du

systme

Conception des composants

Implmentation

Tests des

composants

Tests du

systme

Validation fonctionnelleSpcifications fonctionnelles

Validation des

besoins

(c) Beldi 14


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Le modle en "V" Le modle en V permet une organisation modulaire.

A chaque tape de lanalyse et de la conception correspond une tape detests ou de validation.

A chaque tape fonctionnelle correspond ainsi une tape technique.

Le processus saccomplit en deux phases : Une phase descendante : de spcifications et de conception. Une phase ascendante : de tests et de validation.

Comme pour le modle linaire, linconvnient est que lavalidation et les tests interviennent tardivement.

Dans un projet Objet, le cycle de vie rpond 3 caractristiquesessentielles :

La traabilit entre les tapes Un cycle itratif Un cycle incrmental

(c) Beldi 15


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Cycle de vie: traabilit entre les tapes Les concepts utiliss au cours des diffrentes tapessont quasiment identiques (Classes, Objets, Attributs,Mthodes, Hritage, Polymorphisme, ...). Ceci permet de conserver le mme discours lors detoutes les tapes :

Analyse - Conception - Implmentation . Ce qui nest pas le cas dans les approchestraditionnelles, o lon utilise une mthode danalyse et

de conception avec des concepts et un langage deprogrammation avec dautres concepts.

(c) Beldi 16


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Cycle de vie: cycle itratif

Expression des besoins

Spcifications fonctionnelles

ConceptionAnalyse

Implmentation

Tests de vrification

Validation des besoins

(c) Beldi 17


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Cycle de vie: cycle itratifLors du dveloppement, une maquette doit

tre ralise pour valider lergonomie de

lapplication et lenchanement des crans.

Plusieurs versions peuvent tre

dveloppes. Lors de chacune delle,chaque fonctionnalit est amliore jusqu optimisation rendant ainsi lesystme progressivement robuste.

(c) Beldi 18


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Diffrents niveaux dabstraction Le systme d'information n'est pas peru de la mme manire partous les utilisateurs de l'entreprise.

schmas externes

schma conceptuel

schma logique

schma physique

(c) Beldi 19


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tapes de conception tape 1: Identification des besoins tape 2: laboration du schmaconceptuel tape 3a: Conception du schma logique tape 3b: Raffinement du schma logique tape 4: laboration du schma physique

(c) Beldi 20


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tape 1: Identification des besoins tudier les problmes des utilisateurs Comprendre leurs besoins:

Donnes stocker dans la future BD Principales rsultats attendues (requtes, tats)

Modliser le domaine de l'application On parle de laspect METIER

Rsultat de l'tape : Ensemble de schmas externes En principe, chaque schma externe dcrit une partie de lafuture BD qui identifie les besoins dun groupe dutilisateurs(services, directions, etc.)

(c) Beldi 21


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tape 2: laboration du schma conceptuel Intgrer les schmas externes labors l'tape1

Problme assez complexe (domaine derecherche)L'intgration est souvent difficileDes retours frquents l'tape 1 sontncessaires

Rsultat de l'tape:schma conceptuel du domaine de l'applicationdcrit selon un modle conceptuel donn c(dans notre cas, a sera UML ).

(c) Beldi 22


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tape 3a: Conception du schma logique A ce niveau, le SGBD est choisi

Dans le cadre de ce cours, on se place dans le cadre dun SGBD Objectif de cette tape:

Transformer le schma conceptuel en structure de donnesconformes au SGBD choisi ou Schma Logique Le schma logique dpend donc du SGBD choisi

Cette tape peut tre automatise: Un ensemble de rgles permettent de faire ce passage schmaconceptuel -- schma logique

Rsultat de l'tape : schma logique de la BD Dans notre cas, le schma logique est un schma relationnel

(c) Beldi 23


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tape 3b: Raffinement du schma logique Objectif de ltape: Rpondre la question suivante:

Est-ce que le schma logique obtenu dans ltapeprcdente est bon ou non ? Intuitivement, un bon schma est un schma

Sans oubliSans redondances anarchiquesSans danomalies de mises jour

La thorie de la normalisation apporte quelquesrponses ce sujet

Rsultat de l'tape:schma logique raffin

(c) beldi 24


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tape 4: laboration du schma physique Rechercher de bonnes performances Prendre en compte les transactions Indexer, dnormaliser, grouper, partitionner les tables Rsultat de l'tape:

schma physique optimis de la BD

(c) Beldi 25


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tape 1Identification des besoinsRappel Sur le modle UML


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Rappels des concepts de base UML Classe

Une classe modlise un ensemble d'objets ayant les mmesproprits au niveau des attributs, des relations et ducomportement Exemple: Personne, Vhicule, Client, Commande

Association Une association modlise les liens entre objets Exemple: possde, passeCommande

Attribut Un attribut reprsente une caractristique commune unensemble d'objets Exemple: Id_personne, No_client, Nom, quantit

Opration (mthode) Une opration modlise un comportement commun unensemble d'objets

(c) Beldi 27


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Classes et Objetsclasse

VOITURE

-noVehicule-km

+dmarrer()

+rouler(km)+arrter()

CLASSE

privattributs

publicoprations

objet:CLASSE

attributs

#12:VOITURE

noVehicule=4562km = 54789

objet

(c) Beldi 28


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Association et cardinalits

Min Max

Min Max

CLIENT COMMANDE0..*

passe

CLIENT COMMANDE1..1 passe

(c) Beldi 29


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Diffrentes associations et cardinalitsternairebinaireDegr

Min..MaxAgrgation1..1

1..1 0..*0..*PartieTout

1..n

0..1

0..n

Cardinalit 1..*

0..1

0..*

Composition0..*1..1

Tout Partie

(c) Beldi 30


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Exemple

MAGASIN

COMMANDE LIGNE_COMMANDE

PRODUIT

1..1 1..1

passe rfrence

1..*

0..*0..*

compose de

(c) Beldi 31


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Attributs d'une classe Simple Compos Mono-valu Multi-valu Driv idEmploye:integerdateNaissance:date

adresse:Adressetlphones:Collection\age

EMPLOY

DrivComposMulti-valu

Simple

Mono-valu

rue:stringville:stringcodePostal:string

province:string

ADRESSE

(c)Beldi 33


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Classe association En UML, quand une association possde des attributs, il faut crerune classe spciale dite classe association pour stocker sesattributs Exemple

COURSTUDIANT0..*0..*

VALUATION

noteIntranoteFinale

(c) Beldi 34


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Hirarchie ou Agrgation hirarchie: Une classe (super classe) peut avoir plusieurs sous-classes

Chaque sous-classe hrite des attributs, des relations et desmthodes Sous classes avec Participation Totale ou Partielle Sous classes Disjoints ou non Disjoints

partielleEMPLOY

ACTIONNAIRE SYNDIQU

EMPLOY

PERMANENT CONTRACTUEL

totale

disjoint

non disjoint

{Overlapping, Incomplete}

{Disjoint, Complete}

(c) Beldi 35


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Diagramme de classes

VOITURE

ACHAT

prixdate

cote

possde 1..10..n

MOTEUR

noMoteurtypepuissance

noVhiculecouleurkm

rouler(km)

dmarrer()arrter()

propritairepossesion

1..1

1..1

PERSONNE

NASnomprnomsadresse

dmnager(adresse)

La voiture

acheter()vendre()

(c) Beldi 36


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Conflits lors de lintgration des schmas externes


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Au niveau des classes noms diffrents pour des classes quivalentes noms identiques pour des classes diffrentes Inclusion de l'une dans l'autre Intersection non vide

Au niveau des attributs noms diffrents pour des attributs quivalents noms identiques pour des attributs diffrents Types diffrents Compositions diffrentes

Au niveau des associations noms diffrents pour des associations quivalentes noms identiques pour des associations diffrentes cardinalits diffrentes

(c) Beldi 39

Conflits sur le plan de la modlisation


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Classe ou Attributsignifications identiquescompositions similaires

Association ou Attributassociation versus rfrencecardinalits incompatibles

(c) Beldi 40

Intgration des schmas externes


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Le modle conceptuelhabite 1..10..n

EMPLOYE

fonction

salaireaugmenter()

ADRESSE

rue

villecodePostalprovince

PERSONNE

NAS

nomprnomsdateNaissance

superviseur

supervis

1..1

1..n

VOITUREpossde 1..10..n

MOTEUR

noMoteur

typepuissance

noVehicule

couleurkm

rouler(km)

dmarrer()arrter()


1..1

1..1

Dmnager()

SPORTIF

sport

niveauchangerNiveau()

ACHAT

prixdatecoteacheter()

vendre()

(c) Beldi 41

Sommaire


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Nous avons vu: 4 tapes de conception Modlisation avec le modle UML Intgration des schmas externes

Reste voir (hors du cadre de ce cours) les autres diagrammes UML Lexploitation de ces diagrammes dans le cycle dedveloppement dune application de BD

(c) Beldi 42

Exercice


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Faire le diagramme de classes pour lnonc suivant: Soit une entreprise mettant disposition de ses clients du personnel

qualifi. Chaque intervention donne lieu un contrat. Les principalesinformations du contrat sont:

la description succincte de l'intervention, la date du dbut de l'intervention, la qualification prcise de chaque intervenant, le nombre de jours/personnes prvu pour chacune des qualifications.

chaque qualification correspond un tarif journalier. L'entreprise s'accordeen interne une certaine souplesse sur la dtermination prcise de laqualification de son personnel en procdant de la manire suivante: chaque personne possde priori une qualification de base,

chaque intervention il est possible de rajuster la qualification dited'intervention par rapport la qualification de base. La qualificationd'intervention est dtermine pour un contrat donn. La qualificationretenue doit toujours appartenir l'ensemble des qualificationsstandards.

(c) Beldi 43

tapes de conception (Rappel)


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tape 1: Capture des besoins (ok) tape 2: laboration du schmaconceptuel (ok) tape 3a: Conception du schma logique tape 3b: Raffinement du schma logique tape 4: laboration du schma physique

(c) Beldi 44


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tape 3aConception du schma logique

Du schma conceptuel au schma logique


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Modle conceptuel de dparthabite 1..10..n

EMPLOYE

fonctionsalaire

augmenter()

ADRESSE

ruevillecodePostalprovince

PERSONNE

NASnomprnomsdateNaissance

superviseur

supervis

1..1

1..n

VOITUREpossde 1..10..n

MOTEUR


noVehiculecouleurkm

rouler(km)

dmarrer()arrter()


1..1

1..1

Dmnager()

SPORTIF

sportniveau

changerNiveau()

ACHAT

prixdatecote

acheter()vendre()

(c) Beldi 46

Les rgles de transformation


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Rgle 1: Une classe est reprsente par une table de mme nomayant pour attributs les attributs de la classe.

EMPLOYE

NASnomprnoms

dateNaissancefonctionsalaire

PERSONNE


VOITURE

MOTEUR


noVehiculecouleurkm

ADRESSE

idAdresseruevillecodePostalprovince

SPORTIF

NASnomprnoms

dateNaissancesportniveau

(c) Beldi 47



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(suite) Rgle 2: Une association est reprsente par une table de mmenom ayant pour attributs la liste des cls des classes participanteset les attributs de l'association

ADRESSE

idAdresserueville

codePostalprovince

PERSONNE


MOTEUR

idMoteurtypepuissance

VOITURE

idVehiculecouleurkm

SPORTIF

NASnomprnomsdateNaissancesportniveau

ACHAT

idVehiculeNAS

dateprixcote

HABITE

NASidAdresse

CONTIENT

idVehiculeidMoteur

SUPERVISE

NASsuperviseurNASsupervis

EMPLOYE

NASnomprnomsdateNaissancefonctionsalaire

(c) Beldi 48



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(suite) Rgle 3: Si une association a pour cardinalit 1:1 ou 1:n, la tablecorrespondante peut tre fusionne.

ADRESSE

idAdresse


PERSONNE

NAS

nomprnomsdateNaissance

VOITURE

MOTEUR


idVehicule

couleurkm

SPORTIF


ACHAT

idVehiculeNASdateprixcote

HABITE

NASidAdresse

CONTIENT

idVehicule

idMoteur

SUPERVISE


EMPLOYE


EMPLOYE


ADRESSE

idAdresse


PERSONNE

NAS

nomprnomsdateNaissanceidAdresse

VOITURE

MOTEUR


idVehicule

couleurkmidMoteur

SPORTIF


ACHAT


SUPERVISE


(c) Beldi 49



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Rgle 4a (Spcialisation): La cl du supertype est uniquementrpte dans les sous-tables. L'hritage est ralis par jointure.

EMPLOYE


ADRESSE

idAdresse


PERSONNE

NAS


VOITURE

MOTEUR


idVehicule

couleurkmidMoteur

SPORTIF


ACHAT


SUPERVISE


EMPLOYE

NASfonctionsalaire

ADRESSE

idAdresse


PERSONNE

NAS


VOITURE

MOTEUR


idVehicule

couleurkmidMoteur

SPORTIF

NASsportniveau

SUPERVISE


ACHAT


(c) Beldi 50



51/67

(suite) Rgle 4b (spcialisation): La super table est supprime etreconstitue par une vue avec projections et unions sur les sous-classes.

EMPLOYE


ADRESSE

idAdresse


MOTEUR


VOITURE

idVehicule

couleurkmidMoteur

SPORTIF


SUPERVISE


ACHAT


PERSONNE

NAS


PERSONNE

NASnomprnomsdateNaissanceidAdresse

(c) Beldi 51



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Spcialisation Rgle 4cLes sous-tables sont fusionnes dans la super table. Lesattributs non pertinents ont la valeur NULL.

PERSONNE

NAS


SPORTIF


EMPLOYE


PERSONNE

NAS

nomprnomsdateNaissanceidAdressefonctionsalairesportniveau

ADRESSE

idAdresse


VOITURE

idVehicule

couleurkmidMoteur

ACHAT


MOTEUR SUPERVISE



(c) Beldi 52



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contraintes d'intgrit Rgle 5 (Contraintes dintgrit): Toute association non fusionneengendre deux contraintes d'intgrit rfrentielle.

ADRESSE

idAdresse


PERSONNE


ACHAT

MOTEUR


SUPERVISE


VOITURE

idVehicule

couleurkmidMoteur

NAS

nomprnomsdateNaissanceidAdressefonctionsalairesport

niveau

FOREIGN KEY (idVehicule) REFERENCES VOITURE(IdVehicule)FOREIGN KEY (NAS) REFERENCES PERSONNE(NAS)

FOREIGN KEY (NASsuperviseur) REFERENCES PERSONNE(NAS)FOREIGN KEY (NASsupervis) REFERENCES PERSONNE(NAS)

(c) Beldi 53



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(suite) Rgle 6 (contraintes dintgrit): Toute association de cardinalit 1:1ou 1:n engendre une contrainte d'intgrit rfrentielle.

MOTEUR


VOITURE

idVehiculecouleurkm

idMoteur

SUPERVISE


ADRESSE

idAdresserueville

codePostalprovince

PERSONNE

NASnomprnoms

dateNaissanceidAdressefonctionsalairesportniveau

FOREIGN KEY (idAdresse) REFERENCES ADRESSE(idAdresse)

ACHAT


(c) Beldi 54


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tape 3bRaffinement du schma logique

Suppression des redondances et des anomalies de mise


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jour Base sur les dpendances fonctionnelles et les formes normales(voir chapitre sur la normalisation des BD) Dfinition (rappel)

Un attribut (ou groupe d'attributs) Y dpend fonctionnellementd'un attribut (ou groupe d'attributs) X si la connaissance de Ximplique celle de Y (notation X Y) Exemple

VOITURE(idVehicule, type, couleur, marque, puissance)idVehicule typeidVehicule couleur, marque, puissancetype marquetype puissance

(c) Beldi 56

1 Forme normale(Rappel)


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Une relation est en premire forme normale si tout attribut contientune valeur atomique. Exemple :

PERSONNE

PERSONNE

NASnomPrnoms: Multi-valudateNaissanceidAdressefonctionsalairesport

niveau

PERSONNE

NASnomprnom1prnom2prnom3dateNaissanceidAdressefonctionsalairesport

niveau

Solution 1

PRENOM

NASprnom

NASnomdateNaissanceidAdressefonction

salairesportniveau

Solution 2

(c) Beldi 57

2eme Forme Normale(rappel)


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Une relation est en deuxime forme normale si et seulement si: Elle est en premire forme normale Tout attribut n'appartenant pas une cl ne dpend pas d'unepartie dune cl.

Exemple :

ACHAT

idVehiculeNASdate

prixcote

idVehicule cote

ACHAT

idVehiculeNASdateprix

COTE

idVehiculecote

(c) Beldi 58

3eme Forme normale(Rappel)


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Une relation est en troisime forme normale si et seulement si: Elle est en deuxime forme normale Tout attribut Non premier ne dpend pas d'un autre attributnon cl.

Exemple :

ADRESSE

idAdresseruevillecodePostal

province

codePostal ville

codePostal province

ADRESSE

idAdresseruecodePostal

CODE_POSTAUX

codePostalvilleprovince

(c) Beldi 59


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tape 4laboration du schma physique

Techniques de modlisation


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ParamtresFrquence et volume des donnes des requtesTypes de requtes (SELECT, UPDATE, )Configuration du SGBD (disque, cache, )

Modle analytiqueUtilisation de formules (de cot) paramtres

Modle simulmesures sur une BD rduite avec un gnrateur de

transactions

(c) Beldi 61

Principales techniques d'optimisation


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Diminuer le nombre de jointuresD-normalisationGroupement (Clustering)

Diminuer le volume de donnes changesen cas de distribution parPartitionnement vertical et/ouPartitionnement horizontal

(c) Beldi 62

D-normalisation


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La dnormalisation consiste implanter la jointure dedeux tables (ou plus) la place des tables initiales. Inconvnients de la dnormalisation:

redondancesvaleurs nulles supplmentairesgestion des mises jour

Illustrer ces inconvnients avec lexemple suivant:Fusion des tables COMMANDE et

DET_COMMANDE

(c) Beldi 63

Groupement


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Le groupement consiste regrouper dans une mmepage (secteur du disque) ou des pages voisines les tuplesde deux tables (ou plus) selon un critre de jointure. Inconvnients du groupement

Les slections sur l'une ou l'autre table sontpnalises. Exemple :

Groupement des tables COMMANDE etDET_COMMANDE Les lignes de la table commande sont places dans lamme page que l'en-tte.

(c) Beldi 64

Partitionnement vertical


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Le partitionnement vertical consiste dcomposer unetable par projection en deux tables (ou plus) en rptantla cl dans chacune des tables pour pouvoir recomposerla table initiale par jointure.

Inconvnient du partitionnement verticalLes slections sur la table initiale sont pnalises.

Avantage :permet de rduire la taille d'une table en loignantles attributs peu utiliss

(c) Beldi 65

Partitionnement horizontal


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Le partitionnement horizontal consiste dcomposerune table par slection en deux tables (ou plus).La table initiale est reconstruite par union.

Inconvnients du partitionnement horizontalLes slections sur la table initiale sont pnalises.

Avantagepermet de rduire la taille d'une table en ladcoupant. Exemple :

DET_COMMANDE est dcoupe en douze tables: unetable par mois.(c) Beldi 66


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