Linux,
shell,
et TPs

Un peu d'histoire

Les commandes de base

L'arborescence des fichiers

Naviguer dans les fichiers

pwd #affiche le répertoire courant

cd .. #remonte dans le répertoire parent

cd rep1 #descend dans le répertoire "rep1"
#Le point "." est un raccourci pour le répertoire courant.
#On peut donc aussi écrire cd ./rep1

cd / #va à la racine

cd #raccourci pour revenir dans le répertoire de travail
   #(équivalent à cd /home/login)

#Le tilde est un alias pour /home/login. On peut donc écrire
cd ~/rep1
#au lieu de cd /home/login/rep1

Quelques commandes

ls [rep1] #liste les fichiers dans le répertoire courant [dans rep1]
ls -a[l] #liste aussi les fichiers cachés [en affichant les tailles et dates]

cp [-r] source destination #copie source vers destination [récursivement]
mv source destination #déplace source vers destination

mkdir folder #crée le répertoire folder
rm [-r[f]] fichiers #supprime [récursivement] les fichiers

touch file #crée ou met à jour file

ps -e #liste les processus en cours
kill -9 pid #arrête le processus d'identifiant pid

Transferts de fichiers

Analogue de la commande cp :

scp [-r]
    [login1@machine1:]/chemin/vers/fichiers1
    [login2@machine2:]/chemin/vers/fichiers2

Commande plus efficace pour mettre à jour un répertoire,
ou copier des fichiers de grande taille ou nombreux :

rsync -azP --delete [...]
    [login1@machine1:]/chemin/vers/fichiers1
    [login2@machine2:]/chemin/vers/fichiers2

Plus d'informations sur l'outil rsync
Voir aussi le manuel (man rsync ...)

Organisation des TP

Éditeurs en mode console

nano

vim

Navigateurs en mode console

elinks

w3m

Quelques commandes utiles

Redirections

Une commande renvoit en général sa sortie sur l'écran.
On peut préférer envoyer sa sortie dans un fichier :

ps -eF > processes.txt #liste des processus en cours

(>> au lieu de > ajoute en fin de fichier)

On peut aussi changer l'entrée d'une commande :

R --vanilla --slave < script.R [> sortie]

Attention : il y a deux types de sorties,

• la sortie standard (stdout)
• la sortie d'erreur (stderr)

En général on ne se proccupe que de la première, mais
pour certaines commandes il faut rediriger les deux :

valgrind programme > sortie.txt 2> erreurs.txt
#ou > fichier.txt 2>&1 : tout dans le même fichier

Exemple : rendre un programme "silencieux"

command >/dev/null 2>&1

Page wiki sur les redirections

Pipes

Wildcards

Manipulations de texte

grep motif fichier

sed -i 's/recherche/substitut/g' fichier

awk -F"," '{print $2}' fichier

echo "coucou" | tr 'c' 'h'

Exemple de session

#Connexion sur la machine des TPs
ssh auder@192.168.31.236

#Récupération de la liste des logins
m1im_users=`awk -F"\t" '{print $1}' ~/login_name_email`

#Code pour la création des comptes
cat accounts.sh | grep init_students -A5
#	'init_students' )
#	for username in $m1im_users; do
#		createUnixUser $username
#		createDbUser $username tpbd
#	done

#Lancement de psql avec redirection des erreurs
psql 2> error.txt

Alias (dans ~/.bashrc)

Mémorise une commande complexe sous un nom simple.

• alias spgre='ssh auder@192.168.31.236' : connexion à un serveur
• alias ll='ls -chlt' : tri par date de modification

Quelques alias utiles

Prompt

Le texte affiché à gauche dans le terminal

• prompt terminé par '$' : simple utilisateur
• prompt terminé par '#' : utilisateur root

Personnalisation possible. Un article complet

Introduction aux
bases de données

Introduction

Modèle de données

$ cat /etc/passwd
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
bin:x:1:1:bin:/bin:/usr/bin/nologin
daemon:x:2:2:daemon:/:/usr/bin/nologin
mail:x:8:12:mail:/var/spool/mail:/usr/bin/nologin
ftp:x:14:11:ftp:/srv/ftp:/usr/bin/nologin
http:x:33:33:http:/srv/http:/usr/bin/nologin
uuidd:x:68:68:uuidd:/:/usr/bin/nologin
dbus:x:81:81:dbus:/:/usr/bin/nologin
nobody:x:99:99:nobody:/:/usr/bin/nologin
(...)

Le modèle relationnel

Exemple : médiathèque

Objets modélisés (attributs non exhaustifs)

Requêtes (non exhaustives)

Relations (non exhaustives)

Illustration d'une modélisation

Gestion de la base de données (non exhaustive ...)

Agence de voyage

Objets modélisés (draft)

Requêtes (non exhaustives)

Relations (non exhaustives)

Illustration d'une modélisation

Gestion de la base de données (non exhaustive ...)

Bilan

Beaucoup de problèmes "du monde réel" peuvent se traduire par des interactions entre différents acteurs.

Dans une base de données,

• acteur = objet contenant divers attributs ;
• interaction = relation entre deux objets (amis facebook ...).

On distingue les points de vue

• utilisateur : interroger la base, mettre à jour ses informations, ...
• administrateur : modifier la base, créer des utilisateurs ...

Plan du cours

Abbréviation : BdDR = Base de Données Relationnelle

1. Algèbre relationnelle : origines mathématiques des BdDR
2. La langage SQL : comment interroger une BdDR
3. Conception des BdDR par la méthode MERISE
4. Le langage PL/pgSQL pour dynamiser les bases
5. Structure interne d'une BdDR, optimisation de requêtes

Algèbre relationnelle

Motivations

L'algèbre relationnelle introduite par E. F. Codd en 1970 définit les bases mathématiques des requêtes SQL.

L'algèbre relationnelle...

• fournit un autre point de vue sur les requêtes SQL (voir suite) ;
• est utilisée à des fins d'optimisation de requêtes ;
• est à l'origine des bases de données relationnelles.

Définitions

"Mathématisation" d'une base de données...

Base de données = ensemble (fini) de tables.

Table = ensemble (fini) de relations.

Relation = n-uplet d'attributs.

Attribut = triplet (nom, type, valeur), ou
Attribut = valeur + header (nom, type) ;
Attribut = exemple : ("Vitesse", réel, 55.1)

Schéma = ensemble des headers (nom, type).

Remarque : les noms doivent être distincts, mais l'ordre n'importe pas :
Remarque : (attribut£_1£, attribut£_2£) £\equiv£ (attribut£_2£, attribut£_1£).

Opérateurs sur les attributs

Opérations usuelles entre entiers, réels, booléens... ; p.ex. :

• £nom_1 + nom_2£
• £nom_1 \le nom_2£
• NOT £nom_1£
• £nom_1£ OR £nom_2£ OR £nom_3£
• £\log(nom_1)£
• ...

Exemples

Opérateurs sur les tables

Fonctions prenant en paramètre une ou plusieurs tables,
et renvoyant toujours une table (éventuellement vide).

Exemple : (jointure sur numéro client)

Opérateurs intra-tables

Projection

Restriction sur les colonnes :
£\pi[C_1,\dots,C_k](T)£ ne garde que les colonnes £C_1£ à £C_k£ de la table £T£.

Exemple : £\pi[nom,capitale](Pays)£

Équivalent SQL : SELECT

Sélection

Filtre sur les rangées :
£\sigma[C](T)£ ne garde que les rangées de £T£ vérifiant la condition £C£.

Exemple : £\sigma[surface < 100](Pays)£

Équivalent SQL : WHERE

Exercice

Requête = £\pi_{nss,nom}(\sigma_{age < 30 \vee prenom='Solange'}(Personnes))£

Renommage

Il faut renommer un attribut s'il entre en conflit avec des attributs d'autres tables.
Syntaxe : £\alpha[£nom_attribut : nouveau_nom£](T)£

Exemple :
£\alpha[£nom : nom_pays£](\pi[nom,capitale](\sigma[surface < 100](Pays)))£

Équivalent SQL : AS

Agrégation

Opérateur sur une (voire plusieurs) colonne : AVG(nom1 x nom2).

Retourne en général un scalaire (1 ligne 1 colonne).

Exemples :

• AVG[nom1 x nom2](T) : moyenne d'un produit ;
• SUM[nom1](T) : somme ;
• MAX[nom1 + nom2](T) : maximum d'une somme,
• ...

où £T£ est une table pouvant résulter d'une opération complexe.

Exercices

Quelle opération transforme la table ?

Opérateurs inter-tables

Opérations ensemblistes

Soient deux tables £T_1(A_1,\dots,A_n), T_2(A_1,\dots,A_n)£ (même attributs).
On note £\mathcal T£ l'espace des n-uplets d'attributs.

• Union : £T_1 \cup T_2 = \{ t \in \mathcal T / t \in T_1 \mbox{ ou } t \in T_2 \}£
• Intersection : £T_1 \cap T_2 = \{ t \in \mathcal T / t \in T_1 \mbox{ et } t \in T_2 \}£
• Différence : £T_1 \backslash T_2 = \{ t \in \mathcal T / t \in T_1 \mbox{ et } t \notin T_2 \}£.

Mots-clés PostGreSQL : UNION, INTERSECT, EXCEPT.

Produit cartésien

Soient deux tables £T_1(A_1,\dots,A_n), T_2(B_1,\dots,B_m)£.

Définition :
£T_1 \times T_2 = \{ t = (t_1, t_2) / t_1 \in \mathcal T_1, t_2 \in \mathcal T_2 \}£.
Les lignes de £T_1£ sont concaténées avec celles de £T_2£.
Équivalent SQL : SELECT ... FROM T1, T2.

Jointure

Soient deux tables £T_1(A_1,\dots,A_n), T_2(B_1,\dots,B_m)£.
Soit une condition £\mathcal C£ portant sur les valeurs d'attributs.

Définition :
£T_1 \underset{\mathcal C}{\bowtie} T_2 = \{ t = (t_1, t_2) / t_1 \in \mathcal T_1, t_2 \in \mathcal T_2, \mathcal C(t_1,t_2) \}£.
On ne retient que les lignes concaténées qui vérifient £\mathcal C£.
Notation alternative : £\bowtie[\mathcal C](T_1,T_2)£.

Illustration

cinema=> select * from role;

idfilm | idacteur |   nomrole
-------+----------+--------------
     2 |        5 | Ripley
     5 |       11 | Sean Archer
     5 |       12 | Castor Troy
     6 |       14 | Ichabod Crane
    17 |       11 | Vincent Vega

cinema=> select * from artiste;

idartiste |    nom    |  prenom
----------+-----------+----------
        3 | Hitchcock | Alfred
        5 | Weaver    | Sigourney
       10 | Woo       | John
       11 | Travolta  | John
       14 | Depp      | Johnny

cinema=> select * from artiste join role on idartiste=idacteur;

idartiste |   nom    |  prenom   | idfilm | idacteur |   nomrole
----------+----------+-----------+--------+----------+--------------
        5 | Weaver   | Sigourney |      2 |        5 | Ripley
       11 | Travolta | John      |     17 |       11 | Vincent Vega
       11 | Travolta | John      |      5 |       11 | Sean Archer
       14 | Depp     | Johnny    |      6 |       14 | Ichabod Crane

Exercice

Obtenir les numéros des employés travaillant à Boston.

£\pi_{ENO}(\sigma_{VILLE='Boston' \wedge E\_DNO=D\_DNO}(E \times D))£, ou
£\pi_{ENO}\left(E \underset{E\_DNO=D\_DNO}{\bowtie} \sigma_{VILLE='Boston'}(D)\right)£

Division

Soient deux tables £T_1(A_1,\dots,A_n), T_2(A_{i_1},\dots,A_{i_k})£ avec £i_j \in [ 1,n ]£.

Définition (£T_2 \subset T_1£) :
£T_1 \div T_2£ = sous-ensemble (maximal) de £T_1£ noté £T'_1£ vérifiant £T'_1 \times T_2 \subset T_1£.
Sous-ensemble de £T_1£ qui concaténé à tout £T_2£ donne un sous-ensemble de £T_1£.

Exemple

Représentation arborescente

Une requête est une expression composée d'opérations de l'algèbre relationnelle. Elle permet d'élaborer les réponses à la plupart des questions que l'on peut poser à une base de données relationnelle.

Exemple : £\pi[Nom](\sigma[IdCours='Algo'](\bowtie(CEN,ENAT)£

Extensions aux données incertaines

(Au moins...) Deux types d'incertitudes envisageables.

• n-uplet incertain (une ligne dans la table).
• Valeur d'attribut incertaine.

Applications :

• decision support queries, hypothetical queries
• (web) information extraction
• data cleaning
• managing sensor data, scientific data
• lean expert systems
• crime fighting, surveillance, plagiarism detection, ...
• tracking moving objects
• ...

Voir la page wikipedia.

Bilan

• L'algèbre relationnelle permet d'exprimer des opérations sur les tables, vues comme des ensemble de relations.
• Ces opérations correspondent à des requêtes sur les tables, que l'on verra dans la section suivante.

L'algèbre relationnelle a également un intérêt mathématique : cadre formel pouvant servir de point de départ à certaines extensions.