Les modèles relationnels
Ce que ce chapitre apporte5 points
- Comprendre pourquoi on modélise avant de coder
- Lire un énoncé et identifier les entités, relations et cardinalités
- Construire un MCD clair et le traduire en MLD selon des règles précises
- Comprendre les trois types d'intégrité des données
- Appliquer les formes normales pour éliminer la redondance
C'est le chapitre qui décide de la suite. Une base mal modélisée reste mal modélisée : une requête se réécrit, une table qui mélange deux notions ne se rattrape pas. Il s'agit ici de passer d'un énoncé en français à un MCD, puis du MCD à un MLD prêt à devenir du SQL, et de repérer les redondances avant qu'elles ne deviennent des incohérences.
Pourquoi modéliser ?
Avant d'écrire une seule ligne de SQL, il faut réfléchir à la structure des données : quelles informations doit-on stocker ? Comment sont-elles liées ? Quelles règles doivent être respectées ?
Construire une base de données sans modèle, c'est comme construire une maison sans plan d'architecte : on avance vite au début, puis tout s'effondre.
La méthode Merise propose une démarche en trois niveaux :
| Niveau | Objectif | Représentation | Acteur |
|---|---|---|---|
| MCD, Modèle Conceptuel | Décrire le "quoi" sans penser à la technique | Entités, relations, cardinalités | Analyste / Client |
| MLD, Modèle Logique | Traduire en tables relationnelles | Tables, clés primaires, clés étrangères | Concepteur |
| MPD, Modèle Physique | Implémenter dans un SGBD réel | SQL, index, contraintes physiques | Développeur |
Le MCD se construit sans penser à SQL. On décrit le monde réel avec ses objets et ses liens. Le passage technique vient ensuite, avec le MLD.
MCD : Modèle Conceptuel des Données
Les quatre composants fondamentaux
Un MCD est composé de quatre briques :
Entité
Une entité représente un objet ou un acteur du monde réel que le système doit mémoriser. Elle est représentée par un rectangle.
Critère : si on peut en dresser une liste et stocker des informations dessus, c'est probablement une entité.
Client, Produit, Commande, Enseignant, Cours
Attribut
Un attribut est une propriété d'une entité. C'est une information simple et atomique (une seule valeur).
Pour Client : idClient, nom, email, dateNaissance
Association (Relation)
Une association exprime un lien entre deux entités (ou plus). Elle est représentée par un losange.
Exemples : Passe (entre Client et Commande), Enseigne (entre Enseignant et Cours), Habite (entre Personne et Ville)
Cardinalité
La cardinalité indique combien de fois une entité peut participer à une association. Elle s'écrit (min, max) de chaque côté de l'association.
Lecture d'un MCD
Rectangle : entité, identifiant souligné. Losange : relation. Les couples min,max portés sur les pattes se lisent depuis l'entité la plus proche.
Lecture : un client peut passer 0 à N commandes. Une commande est passée par exactement 1 client.
Regarder le losange autant que les rectangles. <Passe> ne porte ici aucun attribut : le fait qu'un client passe une commande n'a rien à mémoriser en propre. Et retenir la dissymétrie des deux cardinalités, car c'est elle qui décidera plus tard du placement de la clé étrangère.
Les cardinalités en détail
Les cardinalités se lisent toujours du côté de l'entité vers l'association : "cette entité participe à cette association au minimum X fois et au maximum Y fois."
| Cardinalité | Signification | Exemple concret | Question à se poser |
|---|---|---|---|
| (0,1) | Facultatif, au plus une fois | Un employé peut avoir 0 ou 1 voiture de fonction | "Peut ne pas avoir de..." |
| (1,1) | Obligatoire, exactement une fois | Une commande appartient à exactement 1 client | "A toujours exactement un..." |
| (0,N) | Facultatif, zéro ou plusieurs | Un auteur peut avoir écrit 0 ou plusieurs livres | "Peut avoir plusieurs..." |
| (1,N) | Obligatoire, au moins une fois | Un cours a au moins 1 étudiant inscrit | "A toujours au moins un..." |
Lire chaque cardinalité comme une phrase : se placer du côté de l'entité et lire vers l'association.
Méthode : "Un(e) [entité A] peut/doit participer à [relation] ... fois."
Pour [Auteur] --(1,N)-- <Ecrit> --(1,1)-- [Livre] :
→ Un auteur écrit au moins 1 livre (1,N)
→ Un livre est écrit par exactement 1 auteur (1,1)
Les trois types de relations
La combinaison des cardinalités de chaque côté détermine le type de relation :
| Type | Cardinalités | Exemple | Conséquence en MLD |
|---|---|---|---|
| 1, 1 | (0,1), (1,1) ou (1,1), (1,1) | Une personne a au plus un passeport | Clé étrangère dans la table du côté (1,1) |
| 1, N | (1,1), (0,N) ou (1,N) | Un département contient plusieurs employés | Clé étrangère dans la table "N" |
| N, M | (0,N), (0,N) ou (1,N), (1,N) | Des étudiants s'inscrivent à des cours | Table de liaison |
Visualiser les trois types
Rectangle : entité, identifiant souligné. Losange : relation. Les couples min,max portés sur les pattes se lisent depuis l'entité la plus proche.
Comparer les trois lignes sur un seul point : le second nombre de chaque cardinalité, c'est-à-dire le maximum. Un 1 des deux côtés donne une relation 1-1, un N d'un seul côté une relation 1-N, un N des deux côtés une relation N-M. Ce coup d'œil suffit à décider de la traduction en tables, avant tout autre raisonnement.
Relations réflexives
Une relation peut lier une entité à elle-même. On parle de relation réflexive (ou récursive). La difficulté qu'elle pose n'est pas le dessin mais le vocabulaire : les deux extrémités portant le même nom d'entité, il faut nommer les deux rôles pour les distinguer.
Rectangle : entité, identifiant souligné. Losange : relation. Les couples min,max portés sur les pattes se lisent depuis l'entité la plus proche.
Lire les maxima comme pour deux entités distinctes, le fait qu'elles soient identiques n'y change rien. Supervise porte un N d'un seul côté : c'est une relation 1-N, qui se traduit par une clé étrangère dans la table elle-même. EstAmieDe porte un N des deux côtés : c'est une relation N-M, qui exige une table de liaison.
clé primaire clé étrangère, avec la table visée
Dans les deux lignes, ce sont les noms de rôles qui portent le sens. idSuperviseur et idAmie désignent la même table que la colonne voisine : sans ces noms, deux clés étrangères identiques rendraient le modèle indéchiffrable.
Les attributs d'association
Certains attributs n'appartiennent ni à une entité ni à l'autre, mais à la relation elle-même. Ils décrivent un fait qui n'existe que lorsque les deux entités sont liées.
Attribut de relation
Rectangle : entité, identifiant souligné. Losange : relation. Les couples min,max portés sur les pattes se lisent depuis l'entité la plus proche.
La note n'appartient pas à l'étudiant seul, puisqu'il en obtient une différente dans chaque cours. Elle n'appartient pas non plus au cours seul, puisqu'elle change d'un étudiant à l'autre. Elle n'existe que dans le contexte de l'inscription, et c'est pourquoi elle est écrite dans le losange et non dans un rectangle.
Comment reconnaître un attribut de relation
Se poser la question : "Cet attribut a-t-il un sens sans la relation ?"
Si la réponse est non, c'est un attribut de l'association.
Construire un MCD à partir d'un énoncé
Construire un MCD depuis un texte suit une démarche méthodique en quatre étapes.
Étape 1, Lire et annoter le texte
Chercher :
- Les noms → potentielles entités (personnes, objets, lieux, événements)
- Les verbes → potentielles associations
- Les quantificateurs ("un seul", "plusieurs", "au moins un") → cardinalités
Surligner les noms en jaune, les verbes en vert, les quantificateurs en orange.
Se demander toujours : "Qui ? Quoi ? Combien de fois ?"
Étape 2, Identifier les entités
Une entité = quelque chose que le système doit mémoriser et à propos duquel on a plusieurs informations.
| Exemple | Entité ? | Raison |
|---|---|---|
Client | ✅ Oui | On stocke son nom, email, adresse... |
Commande | ✅ Oui | On stocke sa date, son montant, son statut... |
Rouge (couleur) | ❌ Non | C'est un attribut de Produit, pas une entité |
Achat (action ponctuelle) | ⚠️ Dépend | Si on a besoin de le tracer, oui ; sinon, c'est une relation |
Étape 3, Identifier les associations et cardinalités
Une association lie deux entités. Elle est souvent portée par un verbe de l'énoncé.
Pour fixer la cardinalité, poser la question dans les deux sens :
"Un client peut passer combien de commandes ?" → (0,N) côté Client "Une commande appartient à combien de clients ?" → (1,1) côté Commande
| Phrase dans l'énoncé | Cardinalité suggérée |
|---|---|
| "Un seul / exactement un" | (1,1) |
| "Au moins un / toujours au moins un" | (1,N) |
| "Peut avoir plusieurs / zéro ou plusieurs" | (0,N) |
| "Au plus un / optionnel" | (0,1) |
Étape 4, Définir les attributs
Chaque entité possède des attributs : les informations à stocker pour chaque occurrence.
Règles à respecter :
- Les attributs doivent être atomiques (une seule valeur par cellule).
- L'identifiant (
id...) doit être unique, numérique et sans signification métier, pas le numéro de sécurité sociale, ni l'email. - Un même attribut ne doit pas apparaître dans plusieurs entités sans raison.
| Attribut | Type recommandé | Exemple |
|---|---|---|
nom | VARCHAR(50) | "Durand" |
dateNaissance | DATE | "2007-05-21" |
idEtudiant | INT AUTO_INCREMENT | 1024 |
email | VARCHAR(100) | "alice@mail.fr" |
actif | BOOLEAN | true ou false |
prix | DECIMAL(10,2) | 19.99 |
- Stocker une liste dans un champ : "cours=Maths,Physique" → créer une relation N-M à la place.
- Dupliquer un attribut : mettre
nomClientdansCommande→ utiliser une clé étrangère. - Confondre entité et attribut :
Villepeut être un attribut (simple) ou une entité (si on stocke code postal, région, etc.). - Oublier l'identifiant : chaque entité doit avoir un identifiant unique.
Exemple guidé pas à pas
Une école gère ses enseignants, ses étudiants, et les cours proposés.
Chaque étudiant peut s'inscrire à plusieurs cours. Chaque inscription donne lieu à une note.
Chaque cours est dispensé par un seul enseignant, mais un enseignant peut enseigner plusieurs cours.
Étape 1, Annotation :
"Une école gère ses enseignants (entité), ses étudiants (entité), et les cours (entité) proposés. Chaque étudiant peut s'inscrire (association) à plusieurs (0,N) cours. Chaque inscription donne lieu à une note (attribut de relation). Chaque cours est dispensé (association) par un seul (1,1) enseignant, mais un enseignant peut enseigner plusieurs (0,N) cours."
Étape 2, Entités : Etudiant, Cours, Enseignant
L'énoncé contient un quatrième nom, « inscription », qui ne devient pourtant pas une entité. Le test de l'étape 2 le refuse : on ne dresse pas la liste des inscriptions indépendamment des étudiants et des cours, une inscription n'existant que par le couple qu'elle relie. C'est donc une association.
Étape 3, Associations et cardinalités :
| Association | Entité A | Card. A | Card. B | Entité B | Attribut |
|---|---|---|---|---|---|
| Inscription | Etudiant | (0,N) | (0,N) | Cours | note |
| Dispense | Enseignant | (1,N) | (1,1) | Cours |
Étape 4, Attributs :
Etudiant: idEtudiant, nom, prenom, dateNaissanceCours: idCours, intitule, volumeHoraireEnseignant: idEnseignant, nom, prenom, specialite
MCD final :
Rectangle : entité, identifiant souligné. Losange : relation. Les couples min,max portés sur les pattes se lisent depuis l'entité la plus proche.
Trois rectangles, deux losanges, et une seule chose à vérifier avant de passer à la suite : que chaque quantificateur de l'énoncé se retrouve dans une cardinalité. « Plusieurs cours » a donné le (0,N) côté Étudiant, « un seul enseignant » le (1,1) côté Cours. Un quantificateur de l'énoncé sans cardinalité correspondante signale une contrainte oubliée.
MLD : Modèle Logique des Données
Le MLD traduit le MCD en tables relationnelles, prêtes à être implémentées dans un SGBD.
Règles de passage MCD → MLD
Les règles sont systématiques selon le type de relation :
Règle 1, Chaque entité devient une table
Entité [Etudiant] (idEtudiant, nom, prenom)
→ Table Etudiant(idEtudiant PK, nom, prenom)
Règle 2, Relation 1-1 : clé étrangère dans une seule des deux tables
Une seule des deux tables porte la clé étrangère, et le choix n'est pas indifférent. La placer du côté dont la participation est obligatoire, celui qui porte (1,1).
Rectangle : entité, identifiant souligné. Losange : relation. Les couples min,max portés sur les pattes se lisent depuis l'entité la plus proche.
Se traduit par :
clé primaire clé étrangère, avec la table visée
Tout passeport a un titulaire, mais toute personne n'a pas de passeport. C'est donc Passeport qui porte idPersonne, et cette colonne est alors renseignée sur chaque ligne. Le choix inverse aurait créé dans Personne une colonne idPasseport vide pour la majorité des lignes.
Règle 3, Relation 1-N : clé étrangère dans la table "N"
« Table N » désigne celle dont il existe plusieurs lignes pour une ligne de l'autre, c'est-à-dire celle qui porte (1,1) dans le MCD. La cardinalité est le repère le plus sûr : la clé étrangère va du côté (1,1).
Rectangle : entité, identifiant souligné. Losange : relation. Les couples min,max portés sur les pattes se lisent depuis l'entité la plus proche.
Se traduit par :
clé primaire clé étrangère, avec la table visée
Le placement se déduit d'une contrainte matérielle : une colonne ne contient qu'une valeur. Un employé n'appartenant qu'à un département, la colonne idDepartement suffit à retenir le lien. L'inverse demanderait de loger plusieurs identifiants d'employés dans une seule cellule de Departement.
Règle 4, Relation N-M : table de liaison
La relation devient une nouvelle table avec les deux clés étrangères en clé primaire composite. Les attributs de la relation rejoignent cette table.
Rectangle : entité, identifiant souligné. Losange : relation. Les couples min,max portés sur les pattes se lisent depuis l'entité la plus proche.
Se traduit par :
clé primaire clé étrangère, avec la table visée
Aucune des deux tables de départ ne pouvait porter l'information, pour la raison inverse de la règle 3 : les deux côtés admettent plusieurs partenaires. La table Inscription existe donc pour le couple, et c'est elle qui accueille note, qui ne dépend ni de l'étudiant seul ni du cours seul.
Règle 5, Relation réflexive : nommer les deux rôles
Une relation réflexive suit les règles 2 à 4 comme si ses deux extrémités étaient deux entités distinctes. Seule s'ajoute l'obligation de nommer les rôles.
Rectangle : entité, identifiant souligné. Losange : relation. Les couples min,max portés sur les pattes se lisent depuis l'entité la plus proche.
Se traduit par :
clé primaire clé étrangère, avec la table visée
Les deux colonnes pointent vers la même table Personne. Leur nom est la seule chose qui indique laquelle des deux tient quel rôle, et une relation réflexive 1-N comme Supervise suivrait la règle 3 : une colonne idSuperviseur ajoutée à Employe, sans table de liaison.
Tableau récapitulatif
| Type de relation | Traduction MLD | Où va la clé étrangère ? |
|---|---|---|
| 1, 1 | Clé étrangère dans une table | Côté (1,1), là où la colonne est toujours remplie |
| 1, N | Clé étrangère dans la table N | Dans la table côté (N) |
| N, M | Nouvelle table de liaison | Les deux clés en PK composite |
| N, M avec attribut | Table de liaison + colonnes | Attributs dans la table de liaison |
| Réflexive | Même règle que 1-N ou N-M | Deux noms de rôles obligatoires |
Application sur l'exemple "École"
clé primaire clé étrangère, avec la table visée
Relire ces quatre lignes en cherchant les clés étrangères : il y en a trois, et chacune est née d'un (1,1) du MCD. Inscription est la seule table qui n'existait dans aucun rectangle : elle vient de l'association N-M, et elle seule.
Pourquoi idEnseignant va dans Cours (et non l'inverse) ?
La relation est 1-N : un enseignant dispense plusieurs cours, un cours est dispensé par un seul enseignant. Une colonne idEnseignant dans Cours suffit donc à retenir le lien. Le choix inverse obligerait à loger plusieurs identifiants de cours dans une seule cellule d'Enseignant, ce que la première forme normale interdit.
Intégrité des données
Définition : L'intégrité désigne l'ensemble des règles qui garantissent que les données restent valides, cohérentes et fiables au fil du temps, malgré les insertions, modifications et suppressions.
Ces trois règles portent des noms proches et se confondent facilement. Le plus simple est de retenir sur quoi chacune porte : la clé primaire, la clé étrangère, les valeurs ordinaires.
Intégrité d'entité
Chaque enregistrement doit être identifiable de manière unique.
- La clé primaire ne peut jamais être
NULL. - Deux lignes ne peuvent avoir la même valeur de clé primaire.
Intégrité référentielle
Une clé étrangère doit toujours pointer vers une valeur qui existe dans la table référencée.
| Comportement | ON DELETE CASCADE | ON DELETE RESTRICT |
|---|---|---|
| Si l'étudiant est supprimé | Ses inscriptions sont supprimées aussi | Erreur, impossible de supprimer |
| Utilisation typique | Données dépendantes (inscriptions) | Données indépendantes (cours) |
Les deux clauses de cette table ne se choisissent pas au hasard. Une inscription n'a aucun sens sans son étudiant, elle peut donc disparaître avec lui : CASCADE. Un cours existe indépendamment de ceux qui s'y inscrivent, et le supprimer alors qu'il reste des inscriptions détruirait de l'information : RESTRICT bloque l'opération et oblige à trancher.
Intégrité de domaine
Chaque colonne doit respecter un type et des contraintes de valeur.
| Contrainte | Rôle |
|---|---|
NOT NULL | Valeur obligatoire |
CHECK (...) | Condition à respecter |
DEFAULT | Valeur par défaut si non renseignée |
UNIQUE | Pas deux fois la même valeur dans cette colonne |
Les contraintes d'intégrité empêchent d'écrire des valeurs fausses. Elles ne disent rien d'une base qui écrit dix fois la même valeur juste : c'est l'objet de la normalisation.
Normalisation et Formes Normales
Pourquoi normaliser ?
Imaginer une table qui stocke toutes les informations d'une commande dans une seule ligne :
| idCommande | client | ville | produit | prix | qte |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Alice | Paris | Clavier | 40 | 2 |
| 2 | Alice | Paris | Souris | 15 | 1 |
| 3 | Bob | Lyon | Clavier | 40 | 1 |
Problèmes :
- Si Alice déménage, il faut modifier toutes ses commandes → anomalie de mise à jour
- Si on supprime la commande 3, on perd le prix du Clavier → anomalie de suppression
- On ne peut pas ajouter un produit sans créer une commande → anomalie d'insertion
La normalisation élimine ces problèmes en décomposant les tables selon des règles précises.
Dépendances fonctionnelles
Dépendance fonctionnelle
On dit que B dépend fonctionnellement de A (noté A → B) si, pour chaque valeur de A, il existe une seule valeur possible de B.
Exemples :
idEtudiant → nom : un id d'étudiant détermine un seul nom
idProduit → prixUnitaire : un id de produit détermine un seul prix
idService → nomService : un identifiant de service détermine un seul intitulé
Le sens compte, et l'inverse est presque toujours faux. nom → idEtudiant n'est pas une dépendance fonctionnelle : deux étudiants peuvent porter le même nom. De même, ville → codePostal n'en est pas une, Paris comptant une vingtaine de codes postaux.
Les dépendances fonctionnelles sont le fondement des formes normales.
Première Forme Normale (1NF)
Une table de commandes range dans une colonne produits la valeur Clavier, Souris, Ecran. Rien n'interdit de l'écrire, et la table s'affiche parfaitement. Compter les ventes de souris devient pourtant impossible : le contenu de la cellule est une chaîne de caractères, pas trois produits. C'est cette situation que la première forme normale interdit.
1NF, Règle
Chaque cellule contient une et une seule valeur atomique. Pas de listes, pas de groupes répétés dans une colonne.
Avant (non 1NF) :
| idCommande | produits |
|---|---|
| 1 | Clavier, Souris, Écran |
| 2 | Clavier |
Après (1NF) :
| idCommande | produit |
|---|---|
| 1 | Clavier |
| 1 | Souris |
| 1 | Écran |
| 2 | Clavier |
La figure suivante fait le diagnostic sur les données elles-mêmes.
Cliquer sur une dépendance pour regrouper le tableau par sa partie gauche.
Vérifiée sur les 3 lignes : la gauche est exactement la clé : c'est la situation normale.
| idCommande | client | produits | |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | Durand | Clavier, Souris, Ecran |
| 2 | 2 | Leroy | Clavier |
| 3 | 3 | Moreau | Souris, Ecran |
Les lignes sont regroupées par idCommande (3 groupes). Dans chacun, client, produits garde la même valeur : la dépendance tient.
Forme normale atteinte : aucune, la 1NF n'est pas satisfaite
- 1NFla colonne produits contient une liste (« Clavier, Souris, Ecran »). Une cellule doit porter une seule valeur.
Noter ce que la figure ne dit pas : la dépendance idCommande → client, produits est vérifiée sans réserve. Une table peut donc satisfaire toutes ses dépendances et rester inutilisable. Tant qu'une cellule contient une liste, on ne peut ni chercher un produit, ni le compter, ni joindre sur lui.
Autre violation 1NF, colonnes répétées :
| idClient | produit1 | produit2 | produit3 |
|---|---|---|---|
| 1 | Clavier | Souris | |
| 2 | Ecran |
→ Même problème : on ne peut pas ajouter un 4e produit sans modifier la structure.
Deuxième Forme Normale (2NF)
Le prix du clavier change. Dans une table qui garde ensemble idCommande, idProduit, nomProduit et prixUnitaire, il faut le corriger sur autant de lignes qu'il y a eu de commandes contenant un clavier. En oublier une suffit pour que la base contienne deux prix différents pour le même produit, sans qu'aucune règle ne s'en aperçoive. La deuxième forme normale vise exactement cette situation.
2NF, Règle
La table est en 1NF et chaque attribut non-clé dépend de la totalité de la clé primaire, pas d'une partie seulement (pas de dépendance partielle).
La 2NF ne concerne que les tables avec une clé primaire composite.
Avant (non 2NF), clé = (idCommande, idProduit) :
| idCommande | idProduit | nomProduit | prixUnitaire | quantite |
|---|---|---|---|---|
| 10 | P01 | Clavier | 40 | 2 |
| 10 | P02 | Souris | 15 | 1 |
| 11 | P01 | Clavier | 40 | 3 |
Problème : nomProduit et prixUnitaire dépendent seulement de idProduit, pas de (idCommande, idProduit). Si le prix du clavier change, il faut mettre à jour plusieurs lignes.
Les deux dépendances de cette table n'ont pas la même gauche, et c'est exactement le symptôme. Cliquer de l'une à l'autre sur la figure : le regroupement change, et l'on voit la ligne Clavier 40 s'écrire deux fois.
Cliquer sur une dépendance pour regrouper le tableau par sa partie gauche.
Vérifiée sur les 3 lignes : la gauche est une PARTIE de la clé seulement, ce qui viole la 2NF.
| idCommande | idProduit | nomProduit | prixUnitaire | quantite | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 10 | P01 | Clavier | 40 | 2 |
| 3 | 11 | P01 | Clavier | 40 | 3 |
| 2 | 10 | P02 | Souris | 15 | 1 |
Les lignes sont regroupées par idProduit (2 groupes). Dans chacun, nomProduit, prixUnitaire garde la même valeur : la dépendance tient.
Forme normale atteinte : 1NF
- 2NFnomProduit, prixUnitaire ne dépend que de idProduit, c'est-à-dire d'une partie de la clé (idCommande, idProduit). La valeur est donc réécrite à chaque ligne qui partage cette partie.
La décomposition qui règle le problème :
- Vente (idCommande, idProduit, quantite)
- Produit (idProduit, nomProduit, prixUnitaire)
Les attributs soulignés forment la clé primaire de chaque table.
Après (2NF), on sépare les attributs selon leur dépendance :
| idProduit (PK) | nomProduit | prixUnitaire |
|---|---|---|
| P01 | Clavier | 40 |
| P02 | Souris | 15 |
| idCommande (PK) | idProduit (PK, FK) | quantite |
|---|---|---|
| 10 | P01 | 2 |
| 10 | P02 | 1 |
| 11 | P01 | 3 |
Compter les occurrences de Clavier avant et après : deux dans la table de départ, une seule maintenant. Le prix du clavier ne s'écrit plus qu'à un seul endroit, donc il ne peut plus se contredire. En échange, connaître le nom du produit d'une commande demande désormais une jointure : c'est le prix de la normalisation, et il est presque toujours bon marché.
Troisième Forme Normale (3NF)
Le service Etudes déménage du bâtiment B au bâtiment C. Dans une table d'employés qui porte à la fois idService, nomService et batiment, ce déménagement coûte autant de modifications qu'il y a d'employés aux Etudes, et une seule ligne oubliée rend la base incohérente. Pire : tant qu'aucun employé n'y est affecté, le service n'a nulle part où exister. La troisième forme normale vise ce défaut-là.
3NF, Règle
La table est en 2NF et aucun attribut non-clé ne dépend d'un autre attribut non-clé (pas de dépendance transitive).
Avant (non 3NF) :
| idEmploye (PK) | nom | idService | nomService | batiment |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Girard | S1 | Etudes | B |
| 2 | Lemoine | S2 | Support | A |
| 3 | Barbier | S1 | Etudes | B |
Problème : nomService et batiment ne dépendent pas de idEmploye, mais de idService, qui n'est lui-même pas la clé. La chaîne est idEmploye → idService → nomService : c'est une dépendance transitive.
La figure ci-dessous met les deux dépendances côte à côte, et c'est leur partie gauche qu'il faut comparer.
Cliquer sur une dépendance pour regrouper le tableau par sa partie gauche.
Vérifiée sur les 3 lignes : la gauche est exactement la clé : c'est la situation normale.
| idEmploye | nom | idService | nomService | batiment | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | Girard | S1 | Etudes | B |
| 2 | 2 | Lemoine | S2 | Support | A |
| 3 | 3 | Barbier | S1 | Etudes | B |
Les lignes sont regroupées par idEmploye (3 groupes). Dans chacun, nom, idService garde la même valeur : la dépendance tient.
Forme normale atteinte : 2NF
- 3NFnomService, batiment dépend de idService, qui n'est pas la clé. La chaîne idEmploye → idService → nomService, batiment est une dépendance transitive.
La décomposition qui règle le problème :
- Employe (idEmploye, nom, idService)
- Service (idService, nomService, batiment)
Les attributs soulignés forment la clé primaire de chaque table.
Après (3NF) :
| idEmploye (PK) | nom | idService (FK) |
|---|---|---|
| 1 | Girard | S1 |
| 2 | Lemoine | S2 |
| 3 | Barbier | S1 |
| idService (PK) | nomService | batiment |
|---|---|---|
| S1 | Etudes | B |
| S2 | Support | A |
Le déménagement ne touche plus qu'une ligne, et un service vide s'enregistre sans difficulté.
Une fois la décomposition faite, chaque table ne porte plus qu'une seule dépendance, et celle-ci a la clé pour gauche.
Cliquer sur une dépendance pour regrouper le tableau par sa partie gauche.
Vérifiée sur les 2 lignes : la gauche est exactement la clé : c'est la situation normale.
| idService | nomService | batiment | |
|---|---|---|---|
| 1 | S1 | Etudes | B |
| 2 | S2 | Support | A |
Les lignes sont regroupées par idService (2 groupes). Dans chacun, nomService, batiment garde la même valeur : la dépendance tient.
Résumé des formes normales
| Forme | Règle | Anomalie éliminée |
|---|---|---|
| 1NF | Valeurs atomiques, pas de colonnes répétées | Données multivaluées non structurées |
| 2NF | Pas de dépendance partielle à la clé | Redondance liée aux clés composites |
| 3NF | Pas de dépendance transitive | Redondance en chaîne entre attributs |
- 1NF : "Est-ce qu'une cellule peut contenir plusieurs valeurs ?" → Si oui, séparer.
- 2NF : "Cet attribut dépend-il de toute la clé, ou d'une partie seulement ?" → Si partiel, déplacer.
- 3NF : "Cet attribut dépend-il d'un autre attribut non-clé ?" → Si oui, extraire dans une table séparée.
Exemple complet : système scolaire avec tutorat
Un établissement scolaire souhaite gérer ses élèves, ses classes et ses enseignants.
Chaque élève est inscrit dans une seule classe.
Chaque classe est encadrée par un enseignant responsable. Un enseignant peut être responsable de plusieurs classes, ou d'aucune.
L'école organise un système de tutorat : certains enseignants accompagnent individuellement certains élèves dans un rôle défini (ex : "référent", "soutien").
Un élève peut avoir été inscrit plusieurs années de suite dans la même classe (redoublement).
Entités et attributs
| Entité | Attributs | Remarque |
|---|---|---|
Eleve | idEleve, nom, prenom, dateNaissance | |
Classe | idClasse, nomClasse | Ex : "5A", "6B" |
Enseignant | idEnseignant, nom, prenom, dateEmbauche |
Relations et cardinalités
| Relation | De | Card. | Card. | Vers | Attributs |
|---|---|---|---|---|---|
| EstInscrit | Eleve | (1,N) | (1,1) | Classe | annee (redoublement) |
| ResponsableDe | Enseignant | (0,N) | (1,1) | Classe | |
| Tutorat | Enseignant | (0,N) | (0,N) | Eleve | role |
MCD
Rectangle : entité, identifiant souligné. Losange : relation. Les couples min,max portés sur les pattes se lisent depuis l'entité la plus proche.
Remarquer que Enseignant apparaît sur les deux lignes, reliée deux fois à la même chaîne d'entités. Ce n'est pas une erreur de découpage : un enseignant responsable d'une classe et un enseignant tuteur d'un élève sont deux liens de nature différente, l'un passant par la classe et l'autre non. Les fusionner ferait perdre le tutorat des élèves dont l'enseignant n'est pas responsable de la classe.
MLD
clé primaire clé étrangère, avec la table visée
Pourquoi annee est-il dans la clé primaire de EstInscrit ? Sans annee, un élève ne peut être inscrit qu'une seule fois dans une classe. Pour permettre le redoublement (même élève, même classe, année différente), on l'inclut dans la clé composite.
La méthode
De l'énoncé en français aux tables, sans relire le chapitre.
- Relever tous les noms communs de l'énoncé et en faire une liste de candidats. Écarter aussitôt ceux dont une seule information est demandée : ce sont des attributs, pas des entités.
- Retenir comme entité tout candidat dont on peut dresser la liste et sur lequel plusieurs informations sont à mémoriser. Donner à chacune un identifiant artificiel (
idClient,idCours), jamais une adresse électronique ni un numéro officiel. - Relever les verbes qui relient deux entités et en faire les associations, nommées par ce verbe :
Passe,Dispense,Inscription. - Fixer chaque cardinalité en interrogeant une entité à la fois : « une occurrence de cette entité participe au minimum à combien d'associations, au maximum à combien ? ». Écrire
(min, max)du côté de cette entité, et faire de même en face. - Placer les attributs restants, chacun sur une seule entité. Si un attribut n'a de sens que lorsque les deux entités sont liées, le poser sur l'association.
- Traduire en tables : une table par entité, puis regarder les maxima de chaque association. Un
Nd'un seul côté donne une clé étrangère dans la table d'en face, celle qui porte(1,1). UnNdes deux côtés donne une table de liaison, avec les deux clés étrangères en clé primaire composite et les attributs de l'association dedans. - Passer chaque table au test des trois formes normales, dans l'ordre : une seule valeur par cellule, aucun attribut qui ne dépende que d'une partie de la clé, aucun attribut qui dépende d'un autre attribut non-clé.
- Relire le modèle en cherchant une valeur écrite deux fois. S'il en reste une qui ne soit pas une clé étrangère, une décomposition a été manquée.
Synthèse
- Modéliser d'abord parce qu'une requête se réécrit à tout moment, alors qu'une table déjà remplie ne se redécoupe qu'au prix d'une migration.
- La méthode Merise procède en trois niveaux : MCD (le quoi), MLD (les tables), MPD (le SQL réel). Le MCD s'écrit sans penser au SGBD.
- Dans un énoncé, les noms donnent les entités, les verbes les associations, les quantificateurs les cardinalités.
- Une cardinalité s'écrit
(min, max)du côté de l'entité et se lit « une occurrence de cette entité participe entre min et max fois à l'association ». - Un attribut qui n'a aucun sens hors du lien appartient à l'association, pas aux entités : il finira dans la table de liaison.
- Le passage au MLD ne dépend que des maxima : un
Nd'un seul côté donne une clé étrangère du côté(1,1), unNdes deux côtés une table de liaison à clé composite. - Une relation réflexive suit exactement les mêmes règles ; s'ajoute seulement l'obligation de nommer les deux rôles, faute de quoi les colonnes deviennent indiscernables.
- Trois intégrités se distinguent par ce sur quoi elles portent. D'entité pour la clé primaire : jamais nulle, jamais répétée. Référentielle pour la clé étrangère : elle désigne une ligne qui existe. De domaine pour les valeurs ordinaires : type,
NOT NULL,CHECK,UNIQUE,DEFAULT. ON DELETE CASCADEpropage la suppression aux lignes dépendantes,ON DELETE RESTRICTla refuse tant qu'il en reste une.- Les trois formes normales se testent dans l'ordre et suppriment chacune une famille d'anomalies : valeurs atomiques (1NF), aucune dépendance à une partie de la clé (2NF), aucune dépendance entre attributs non-clés (3NF).
Quiz
1.Pourquoi modéliser avant d'écrire la moindre table ?
2.Comment traduit-on une association N-M lors du passage du MCD au MLD ?
3.Où place-t-on les attributs d'une association N-M, comme une note ou une quantité ?
4.Que garantit l'intégrité référentielle ?
5.Une colonne produits contient « Clavier, Souris, Ecran ». Quelle forme normale est violée ?
6.Dans une table de clé (idCommande, idProduit), la colonne prixUnitaire ne dépend que de idProduit. Quelle forme normale est violée ?
7.idEmploye → idService → nomService. Quel est le problème ?
8.Une cardinalité 0,N du côté d'une entité signifie :
Ressources complémentaires
Mettre en pratique
Du MCD au MLD, où va la clé étrangère, et quelle forme normale manque.
- Compter les tables d'un MLDNiveau 3
- Où va la clé étrangèreNiveau 2
- Quelle forme normale manqueNiveau 3