courses/fichiers/03-tableur_bdd.tex

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\title{Tableur et base de données}

\usepackage{hyperref}

\begin{document}
\maketitle
\renewcommand{\contentsname}{Sommaire}
\tableofcontents

\chapter{Qu'est-ce qu'une donnée?}

\section{Définitions}
Une donnée est un élément brut, qui n'a pas encore été interprété, mis
en contexte. La mise en contexte crée de la valeur ajoutée pour
constituer une information (on peut définir l'information comme
l'interprétation d'une source de données). Les données brutes peuvent
être entrées dans un programme informatique ou utilisées dans des
procédures manuelles comme l'analyse statistique d'une enquête par
exemple.

Qu'entend-on maintenant par \enquote{données publiques}? Ce sont les
données qui figurent dans les documents communiqués ou publiés par les
administrations. À partir de là, quand on parle d'\emph{open data}, il
s'agit de la mise à disposition de tous les citoyens sur internet des
données publiques ayant vocation à être librement accessibles et
gratuitement réutilisables. Ces données sont diffusées de manière
structurée selon une licence ouverte garantissant leur libre accès et
leur réutilisation par tous, sans restriction technique, juridique ou
financière. Cela signifie que n'importe quel utilisateur peut utiliser
ces données, les modifier ou les partager (même à des fins
commerciales).

Il y a enfin une autre expression que vous avez certainement
entendues: celle de \emph{big data} qui désigne littéralement les
\enquote{grosses données}. Qu'entend-on par là? Les vibrations de tel
tablier de pont, les sentiments exprimés sur tel réseau social, les
achats ou recherches sur tel site… Toutes ces données, utiles pour la
maîtrise de machines ou notre vie sociale, économique, voire
sentimentale, laissent des traces, des scories, qui sont de plus en
plus souvent conservées. C’est de cette profusion de données sur de
nombreux domaines que résultent les Big Data ou mégadonnées. On le
voit, ces Big Data désignent des ensembles de données tellement
volumineux qu'il devient difficile, voire impossible, de les manipuler
avec des outils classiques de gestion de base de données ou de gestion
de l'information.


\section{Formats} En fonction de ce que l'on veut faire, les
données informatiques sont rangées dans des fichiers. Le choix de la
méthode de rangement, c'est ce qu'on appelle le format. Pour
l'utilisateur, le format est représenté par une extension. Le format
est déterminé par le logiciel au moment de l'enregistrement d'un
document. Comme vous l'avez certainement constaté, le système associe
par défaut un logiciel à un format, raison pour laquelle, quand vous
double-cliquez sur un document, il s'ouvre automatiquement sans que
vous ayez à préciser quel logiciel doit l'ouvrir. Avant de vous
présenter les différents formats que vous devez connaître, sachez que
chaque format relève d'une logique, d'une structure. On en distingue
trois.
 

\paragraph{les principales structures utilisées}: voici les trois
principales structures utilisées pour présenter les données:
\begin{enumerate}
\item la structure tabulaire: c'est la plus répandue. On organise les
données dans des colonnes et des lignes. Voir par exemple les données
concernant la fréquentation des musées italiens:
\url{http://www.datiopen.it/opendata/Visitatori_musei_pubblici_e_similari_titolo_d_accesso#ui-tabs-3}. Un
des formats qui relève de cette structure est le format csv
(Comma-separated values); il permet d'organiser des données en
cellules afin qu'elles soient traitées par un tableur ou insérées dans
une base de données. Les données dans un document csv sont le plus
souvent encadrées par des guillemets et séparées par des points
virgule.

\begin{figure}[h] \centering \includegraphics[scale=0.6]{03-donnees2.png}
\end{figure}

\item la structure hiérarchique: les données présentées ainsi montrent
les rapports entre les points de données comme pour un arbre
généalogique.

\item la structure en réseau: les données structurées ainsi permettent
des rapports entre n'importe quelle combinaison d'éléments dans
n'importe quelle direction. Le web en est un bon exemple puisque les
pages web comportent des liens vers un nombre incalculable d'autres
pages. Cf. le format xml (Extensible Markup Language) qui a pour
objectif de faciliter l'échange automatisé de contenus complexes. Un
document xml est constitué d'un prologue qui indique les informations
de traitement (comme le jeu de caractères utilisé), et du corps du
document, constitué d'un ensemble de balises qui décrivent les données
(se présentant sous la forme d'une arborescence). Où trouve-t-on du
xml? Dans les pages web, les documents OpenOffice sont également des
fichiers xml, les logiciels de dessin comme InkScape utilisent aussi
ce format, etc.

\begin{figure}[h] \centering \includegraphics[scale=0.6]{03-donnees1.png}
\end{figure}

NB: vous remarquerez que les mêmes données peuvent être présentées
sous des formats différents.
\end{enumerate}

\paragraph{les formats que vous devez savoir utiliser}: on distingue
les formats ouverts dont les spécifications sont publiquement
accessibles des formats fermés qui sont souvent propriétaires (même
quand un format propriétaire est ouvert, les entreprises qui le
commercialisent tentent d'en conserver le contrôle en proposant de
nouvelles versions plus élaborées ou en ayant recours aux
brevets). Voici la liste des principaux formats que vous
rencontrerez. Vous penserez à préciser quels sont ceux qui sont
ouverts.

\begin{figure}[h] \centering
\includegraphics[scale=0.6]{03-exercice_formats.png}
\end{figure}

Sur le format txt: éditeur de textes et traitement de
textes. Qu’est-ce qu’un éditeur de textes ? À quoi cela sert-il ?
Est-ce la même chose qu’un traitement de texte ? Un éditeur de texte
est un programme qui permet de modifier des fichiers de texte brut,
sans mise en forme (gras, italique, souligné…). Sous Windows, on
dispose d’un éditeur de texte très basique, le Bloc-Notes, mais il
existe aussi NotePad++ (plus évolué). Sous Linux, on a le choix entre
Nano, Vim, Emacs, et bien d’autres. Un traitement de texte, en
revanche, est fait pour rédiger des documents mis en forme. Word et
LibreOffice Writer sont certainement les plus célèbres.


\paragraph{Exercice 1}

Quand a-t-on besoin d’un éditeur de texte ? Chaque fois qu’on veut
éditer un fichier de texte brut (au format .txt). Si les éditeurs de
texte sont parfaits pour les programmeurs, ils sont aussi utiles pour
retravailler du texte à l’aide de commandes puissantes, avant de le
structurer dans un traitement de textes.  Exemple : quand on récupère
une œuvre ou un extrait d’œuvre depuis une bibliothèque numérique, il
faut très souvent supprimer les retours à la ligne intempestifs qu’on
appelle hard wrap. Il est très facile de le faire grâce à un éditeur
comme Notepad++ : allez dans le menu TextFX, commande TextFXEdit,
sous-commande Unwrap Text. Les retours à la ligne simples sont
convertis en fin de ligne (mode soft wrap) tandis que les doubles
retours subsistent. À ce problème, s’ajoute parfois aussi celui de
caractères cabalistiques qui apparaissent à la place des caractères
accentués.

\paragraph{Exercice 2}
\begin{enumerate}
\item Récupérez au format txt sur Gutenberg \emph{Le corbeau} de Poe
et ouvrez-le dans LibreOffice ;
\item Faites apparaître au début du document le titre de l’œuvre en
italique (comme il se doit), puis enregistrez ce fichier au format
natif d’OO (.odt). Enregistrez maintenant ce fichier au format txt et
ouvrez-le avec un éditeur de textes par exemple : commentez la
différence ;
\item Exportez-le enfin au format pdf et veillez à ce que l’ouverture
de ce fichier soit protégé par un mot de passe que vous définirez.
\end{enumerate}


\section{Le problème des données textuelles: coder du texte}
\paragraph{Encodage binaire}
C'est dans les années 60 qu'apparaît la
nécessité de représenter chaque caractère en code traitable par
l'ordinateur. Or la mémoire d'un ordinateur n'est capable
d'enregistrer qu'une suite de 0 et 1 (encodage binaire): à l'origine,
les lettres de l'alphabet ont donc été encodées sous la forme d'une
suite de 0 et de 1.


\paragraph{La table ASCII} Mais de quel alphabet parle-t-on? Tout
commence par une constatation très simple : les premiers
informaticiens parlaient anglais. Et l’anglais s’écrit avec peu de
choses : deux fois 26 lettres, 10 chiffres, une trentaine de signes de
ponctuation, de signes mathématiques, sans oublier le symbole
dollar.  : avec 95 caractères au total on peut se débrouiller.  À
l’époque dont je parle, on ne pouvait utiliser que la moitié des
octets, soit 128 valeurs. On en a pris 33 comme caractères de «
contrôle » (comme le retour à la ligne par exemple), plus les 95 dont
on avait besoin pour écrire l’anglais.  On a donc attribué des numéros
à toutes ces valeurs : le code ASCII (American Standard Code for
Information Interchange) était né. Voir la figure \ref{ascii}.

\begin{figure}[h] \centering \includegraphics[scale=0.5]{03-ascii.png}
\caption{La table ASCII}
\label{ascii}
\end{figure}


\paragraph{L'unicode} Mais au bout d’un certain temps est apparue la
nécessité de taper du français ou de l’allemand: on a donc utilisé les
valeurs laissées de côté par l’ASCII et il a été possible de caser les
caractères accentués et divers autres symboles utilisés par les
langues d’Europe de l’ouest. Dans ces 128 valeurs, il n’y a hélas pas
eu de place pour les caractères des langues occidentales et l’alphabet
cyrillique et l’alphabet grec et l’alphabet hébreu.  Pour pouvoir
taper plusieurs langues sur un même ordinateur et pour que les
ordinateurs puissent communiquer entre eux, des organismes de
standardisation ont créé des tables de correspondance, comme
l’ISO-8859-1, qui propose un jeu de caractères pour les langues
occidentales, l’ISO-8859-5 qui offre du cyrillique, l’ISO-8859-7, qui
propose du grec, etc. Mais, malgré tout, il n’a pas été possible de
faire rentrer les 1945 idéogrammes du japonais officiel dans un octet,
ni les 11 172 syllabes coréennes, ni les dizaines de milliers
d’idéogrammes chinois qu’on arrive à recenser...  Pour résoudre
durablement tous ces problèmes de langues, au début des années 2000,
s’est formé un consortium regroupant des grands noms de l’informatique
et de la linguistique : le consortium Unicode. Sa tâche : recenser et
numéroter tous les caractères existant dans toutes les langues du
monde. Est donc né un jeu universel de caractères, acceptant plusieurs
encodages, l’unicode. En 2007, le standard publié comportait environ
60 000 caractères. Prenons, par exemple, le sigma majuscule: il a été
encodé avec le point de code \texttt{U+03A3} (voir la figure
\ref{unicode}).

Mais l'unicode prend beaucoup plus de place que l'ASCII. Or, pour
prendre l'exemple du français, la grand majorité des caractères
utilisent seulement le code ASCII. On a donc imaginé l'UTF-8 (Unicode
Transformation Format): un texte en UTF-8 est partout en ASCII et dès
qu'on a besoin d'un caractère appartenant à l'unicode on utilise un
caractère spécial pour l'indiquer.


\begin{figure}[h] \centering \includegraphics[scale=0.7]{03-unicode.png}
\caption{Aperçu de la table de codage unicode pour l'alphabet grec}
\label{unicode}
\end{figure}

Cela dit, comment faire pour saisir une citation en espagnol, chinois,
arabe ou grec ancien au milieu d’un texte en français ? Il faut non
seulement disposer d’une police unicode (comme Gentium), mais encore
d’un clavier virtuel qui vous permet de savoir où se trouvent les
caractères. Ainsi, pour être en mesure de saisir du texte dans une
langue autre que le français, vous devez attribuer à votre clavier la
langue de saisie souhaitée. Par exemple, pour taper οὐκ ἔλαβον πόλιν,
vous devez configurer votre clavier de façon à saisir π quand vous
tapez sur la touche P.  Pour ce faire, il suffit de cliquer du droit
sur l’icône FR, puis de choisir «~Paramètres~» et «~Ajouter~».  Il
vous est aussi possible d’utiliser des claviers virtuels en ligne,
comme celui disponible à l’adresse suivante :
http://www.lexilogos.com/clavier/multilingue.htm

\section{Coder des images} Une image se décompose en points appelés
pixels (premier critère de qualité d'une image). À chaque pixel est
associée une couleur décomposée en trois composantes, rouge, vert et
bleu, chacune étant notée par un nombre entre 0 et 255. Exemple: le
code pour le bleu ciel est (119, 181, 254), chaque nombre représentant
le dosage nécessaire de chacune des couleurs primaires pour obtenir la
couleur désirée. C'est ce qu'on appelle le code RVB (Red Green
Blue). Notez que le poids d'une image correspond à 3*nombre de pixels.


\chapter{Le tableur: fonctionnalités simples}
Un classeur permet de stocker des données numériques en vue de calculs
ou d'affichages graphiques (par opposition à l'affichage texte qu'on
vient de voir avec le format csv). Chaque classeur peut contenir de
nombreuses feuilles qu'on sélectionne avec des onglets. Chaque feuille
de calcul permet de saisir, contrôler, répertorier et analyser des
données (textuelles, numériques, fonctionnelles, etc.). Elle contient
des cellules éventuellement regroupées en plages.

\section{Mise en forme} Chaque cellule peut être mise en forme avec
une palette complète d'outils. Il est possible de reproduire la mise
en forme à une autre cellule ou plage (voir le pinceau brosse).

Dans un tableur, on peut insérer des graphiques dont on règle les
dimensions, les axes, les légendes et titres. En fonction du type de
données, on pourra privilégier le graphique en histogramme, en lignes
et courbes (pour représenter des tendances ou une évolution dans le
temps de valeurs numériques), à nuage, en secteurs (ou camemberts).

\section{Fonctions de calcul} Voir la moyenne.

\section{Tri, filtre et conversion de données}
\paragraph{Tri} Il est possible de trier des données en fonction de
textes (tri croissant ou décroissant), de nombres, de dates. Plusieurs
critères peuvent être définis (ex.: classement d'une classe par ordre
alphabétique des noms puis des notes obtenues). Pensez à cliquer sur
l'onglet Options pour déterminer les options de tri: vous pourrez
ainsi indiquer que la plage contient des étiquettes de colonne afin
d'éviter que les en-têtes de colonne soient triés avec les autres
données.

\paragraph{Filtre} Le filtre automatique (Données>AutoFiltre) permet
de faciliter la recherche d'informations au sein d'une plage de
données. L'utilisateur peut ainsi choisir des informations qu'il
souhaite afficher ou masquer.

\paragraph{Conversion} Une fonction permet de diviser une colonne de
données texte en plusieurs colonnes (Données>Texte en colonnes). Ex.:
à partir d'un nom complet, vous voulez une colonne nom et une colonne
prénom.


\section{Importation d'une source de données}
On peut vouloir importer une source de données dans un tableur, par
exemple une liste au format texte (qu'on peut visualiser dans un
traitement de textes en affichant les caractères non imprimables):
chaque caractère tabulation délimite le champ d'une cellule et chaque
pied de mouche indique qu'il faut passer à la ligne. Commençons par
ouvrir cette source de données (Fichier>Ouvrir): il faut alors
indiquer que le séparateur est la tabulation.


\chapter{Le tableur comme base de données} Un document Calc peut
constituer une base de données simplifiée.  Dans une base de données,
un enregistrement est un groupe d'éléments de données liés entre eux
et traités comme une seule unité d'information. Chaque élément dans
l'enregistrement est appelé un champ. Une table est un ensemble
d'enregistrements. Chaque enregistrement, à l'intérieur d'une table, a
la même structure. Une table peut être vue comme une série de lignes
et de colonnes. On le voit, une feuille d'un document Calc a une
structure similaire à une table de base de données.

Nous allons définir une plage de base de données de façon à trier,
grouper, rechercher et effectuer des calculs avec la plage comme si
c'était une base de données (Données>Définir la plage).

\section{Utiliser des critères de recherche pour trouver des
données}
\paragraph{Exemple n°1} Comment compter toutes les cellules d'une
plage de données dont le contenu correspond à des critères de
recherche que nous aurons définis. Hypothèse de travail: nous
recherchons le nombre d'étudiants de la base dont la moyenne est égale
ou supérieure à 10 OU dont l'âge est inférieur ou égal à 17. Voici ce
qu'on doit saisir dans la cellule H5:
\begin{verbatim} =BDNB(A9:G51;0;A1:G3)
\end{verbatim}

\paragraph{Commentaire} Le nom de la fonction est suivi d'une
parenthèse dans laquelle figurent:
\begin{itemize}
\item la plage de cellules contenant les données: A9:G51
\item le champ de la base (colonne) utilisé pour les critères de
recherche: 0
\item la plage de cellules contenant les critères de recherche: A1:G3
\end{itemize}

\paragraph{Exemple n°2} Comment déterminer le contenu de la cellule
d'une plage de données correspondant aux critères de
recherche. Hypothèse de travail: nous recherchons le nom de l'étudiant
qui a obtenu 5/20 au devoir n°1:
\begin{verbatim} =BDLIRE(A9:G51;"PRÉNOM";A1:C2)
\end{verbatim}


\section{Utiliser des formules pour trouver des données} Ne prenons
qu'un exemple: la fonction RECHERCHEV (pour recherche verticale): il
s'agit de récupérer des données issues d'une feuille différente de la
feuille de travail grâce à une "clé" commune aux deux feuilles.
\begin{enumerate}
\item dans la feuille n°1, j'ai les noms de tous mes étudiants et leur
n° d'étudiant;
\item dans la feuille n°2, j'ai les noms d'un seul groupe d'étudiants
et leur note.
\end{enumerate} --> Comment faire pour récupérer dans ma deuxième
feuille les n° d'étudiant du seul groupe concerné?
\begin{verbatim} =RECHERCHEV(A2;$Feuille1.$A$1:$B$120;2;0)
\end{verbatim}

\paragraph{Commentaire} Notez que le premier argument est la valeur
cherchée dans la feuille 1: il s'agit, dans notre exemple, de chercher
l'étudiant Charles-Daniel (cellule A2).

Le deuxième argument identifie les cellules où effectuer la recherche.

Le troisième argument identifie la colonne à renvoyer: dans notre
exemple, celle des n° d'étudiants est la deuxième colonne de notre
feuille 1.

Le dernier argument est facultatif. La valeur par défaut est 1 ou
VRAI, ce qui indique que la première colonne est triée dans l'ordre
croissant. Une valeur de 0 ou FAUX indique que les données ne sont pas
triées.

Une fois que la recherche a abouti pour le premier étudiant, il faut
étendre la recherche à toutes les données de notre feuille 2: pour
cela, il suffit de faire un copier/coller en ayant pris la précaution
de protéger la formule en encadrant les numéros des colonnes du
chiffre \$.


\section{Utiliser des formules pour traiter des
  données textuelles}
Plusieurs fonctions permettent de travailler sur du texte. En voici
quelques exemples:
\begin{itemize}
\item Mettre en majuscule la première lettre de chaque mot:
=NOMPROPRE(A1)
\item Supprimer les espaces en trop dans le texte de la cellule A1:
=SUPPRESPACE(A1)
\item Extraire le premier mot d'un texte saisi dans la cellule A1:
=GAUCHE(A1;CHERCHE(" ";A1;1)-1)
\end{itemize}



\end{document}