Le modèle relationnel : cours de Terminale STMG

Une entreprise manipule chaque jour des quantités d'informations : ses clients, ses produits, ses commandes, ses factures. Si tout est noté dans un seul grand tableau, les mêmes informations sont recopiées des dizaines de fois. Une erreur de frappe sur l'adresse d'un client, et la base se contredit.

Le programme de Terminale STMG de la spécialité Systèmes d'information de gestion s'intéresse à ce problème. Il demande d'interpréter la structure d'une base de données relationnelle au regard d'un besoin de gestion, c'est-à-dire de comprendre comment les données sont organisées pour fournir la bonne information à la bonne personne ². Le programme précise aussi que les données sont principalement mémorisées dans des bases de données ².

Ce cours répond à quatre questions :

• D'où vient le modèle relationnel et à quoi sert-il ?
• Comment est faite une relation (une table) ?
• Comment relier plusieurs tables grâce aux clés ?
• Comment lire un schéma relationnel pour répondre à un besoin de gestion ?

Tu n'as besoin d'aucune connaissance préalable : on part de zéro, avec un exemple fil rouge, une petite librairie en ligne.

Entre 1965 et 1975, l'informatique se développe dans les grandes entreprises. On sent alors le besoin de séparer plus nettement la représentation logique des données (ce que voit l'utilisateur) et leur organisation physique (la façon dont la machine les enregistre) ⁶.

C'est l'informaticien britannique Edgar F. Codd, chez IBM, qui définit ce modèle en 1970 dans un article intitulé A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks ⁶. Parmi les premiers systèmes de gestion de bases de données construits sur ce modèle figurent SQL/DS et DB2, d'IBM. Le langage SQL est né dans ce contexte ⁵.

Le modèle ne se contente pas de ranger les données. Il définit trois choses à la fois : une façon de représenter les données, les opérations qu'on peut effectuer dessus, et des mécanismes qui préservent leur cohérence ⁵. Pour la représentation, il s'appuie sur la notion mathématique de relation, issue de la théorie des ensembles ⁵.

Depuis les années 1990, ce modèle est utilisé dans la grande majorité des bases de données ⁶. Tu le retrouveras donc dans la plupart des logiciels de gestion que tu rencontreras.

Prenons notre librairie. Voici la relation LIVRE :

Elle comporte 3 enregistrements (trois lignes, donc trois livres) et 4 attributs (quatre colonnes). Chaque enregistrement regroupe des informations relatives à un seul sujet : un livre. C'est exactement ce que décrit le modèle : un enregistrement contient un groupe d'informations sur un sujet ⁶.

Dans une relation, il faut pouvoir désigner un enregistrement précis, sans le confondre avec un autre. Deux livres peuvent avoir le même titre dans deux éditions, deux clients peuvent s'appeler Martin. Le nom ne suffit donc pas. Le modèle relationnel utilise une clé, notion citée explicitement au programme ².

Les liens entre les informations sont stockés dans les champs des enregistrements sous la forme d'une clé primaire et d'une clé étrangère ⁶.

Revenons à notre librairie. Quand un client passe une commande, on veut noter qui l'a passée. Faut-il recopier le nom, l'adresse et l'e-mail du client dans chaque commande ? Non : ce serait de la redondance, source d'erreurs. On crée plutôt deux relations, et on indique dans la commande le numéro du client.

Selon le modèle relationnel, plusieurs relations sont connectées par les valeurs qu'elles contiennent ⁶. Ce lien est porté par la clé étrangère ⁶.

Voici deux relations :

CLIENT

COMMANDE

Dans COMMANDE, id_commande est la clé primaire. L'attribut id_client est une clé étrangère : il renvoie à la clé primaire de CLIENT. La commande 5001 a été passée par le client n° 2, c'est-à-dire Durand, de Lille. Les commandes 5001 et 5003 partagent le même client, sans que son nom soit recopié.

Pour écrire un schéma de façon compacte, on adopte la convention suivante (utilisée dans ce cours) : on écrit le nom de la relation en majuscules, puis la liste de ses attributs entre parenthèses ; la clé primaire est mise en gras ; une clé étrangère est précédée du signe #.

• LIVRE(id_livre, titre, auteur, prix)
• CLIENT(id_client, nom, ville)
• COMMANDE(id_commande, date, #id_client)
• LIGNE_COMMANDE(#id_commande, #id_livre, quantité)

La dernière relation illustre un cas courant : une commande peut contenir plusieurs livres, et un livre peut figurer dans plusieurs commandes. La clé primaire est alors formée de deux attributs, qui sont chacun une clé étrangère. Le couple (n° de commande, n° de livre) identifie une ligne de façon unique.

Une base de données ne se conçoit pas directement sous forme de tables. Les ressources académiques distinguent le modèle conceptuel (par exemple le modèle entité-association) et le modèle logique : le modèle relationnel appartient à cette seconde catégorie ⁴. On commence donc par décrire les objets de gestion et leurs associations, puis on traduit cette description en relations, clés et références.

Cette traduction transforme les contraintes du modèle conceptuel en contraintes sur les relations ⁴. Voilà pourquoi le schéma relationnel porte déjà des règles, comme la contrainte de clé.

Un grand avantage de ce modèle tient à l'indépendance entre l'utilisateur et le stockage : on peut accéder aux données sans savoir où elles se trouvent physiquement ni comment elles sont enregistrées ⁵. Un gestionnaire demande « les commandes de Lille » ; la machine se débrouille pour les retrouver.

Une demande d'informations, appelée requête, s'exprime elle aussi dans le cadre logique du modèle ⁵. Le modèle fixe donc à la fois comment on range et comment on interroge.

Les erreurs les plus courantes sur ce chapitre viennent d'un vocabulaire mal fixé. Voici un tableau pour les éviter.