OVERVIEW BASIS DATA RELASIONAL
Oleh: Ir. M. Ramadhan, MT
Model Relasional Yang akan dibahas: • Model relasional: struktur, karakteristik, key, representasi skema basis data • Integritas relasional: integritas entitas, integritas referensial • Bagaimana membentuk query dalam aljabar relasional • View: tujuan dan kegunaan Struktur Data Relasional • Relasi: tabel yg terdiri atas baris & kolom Æ level eksternal & konseptual • Atribut: nama kolom relasi • Domain: sekumpulan harga yg diizinkan u/ sebuah atau beberapa atribut • Tuple: baris relasi • Derajat relasi: jumlah atribut dalam relasi • Kardinalitas relasi: jumlah tuple dalam relasi • Basis data relasional: sekumpulan relasi yang sudah normal Karakteristik Relasi • Setiap relasi bernama unik • Setiap sel relasi berharga tunggal • Setiap atribut bernama unik • Urutan atribut tidak penting
• Harga sebuah atribut berasal dari domain yang sama • Setiap tuple unik • Urutan tuple scr teoritis tak penting
Key Relasional • Candidate key: sebuah atau sekumpulan atribut minimum yang secara unik mengidentifikasi sebuah tuple dalam sebuah relasi – Dalam sebuah relasi mungkin ada beberapa candidate key – Key dengan atribut lebih dari sebuah disebut composite key
• Primary key: candidate key yg dipilih utk mengidentifikasi tuple dalam relasi • Foreign key: sebuah atau sekumpulan atribut dalam sebuah relasi yang cocok dengan candidate key relasi lainnya (atau relasi yang sama) Representasi Skema Basis Data Relasional • Sebuah basis data relasional terdiri atas sejumlah relasi • Skema relasi: nama relasi diikuti sekumpulan atribut • Skema basis data relasional: kumpulan skema relasi dalam basis data tsb. Integritas Relasional Untuk menjamin keakuratan data: • Integritas entitas: dalam sebuah relasi, atribut primary key tidak boleh null – Null merepresentasikan harga yang belum diketahui (tidak ada) – Null tidak sama dengan nol, spasi, atau string kosong
• Integritas referensial: jika foreign key ada dl sebuah relasi, mk harganya hrs cocok dg harga candidate key dl relasi lain (relasi yg sama) yang terhubung • Enterprise constraint: aturan tambahan yg dispesifikasikan oleh user/DBA
Model Entity-Relationship Pada bagian ini akan dibahas: • Konsep dasar berkaitan dengan model ER (Entity-relationship) • Macam-macam notasi yang digunakan dalam diagram ER • Model ER menggunakan UML (Unified Modeling Language) Model ER: teknik utama untuk desain basis data konseptual Jenis Entitas • Merepresentasikan sekumpulan objek dlm dunia nyata dg properti sama – fisik, contoh: pegawai, dosen, surat, mobil, dsb. – konseptual (abstrak), contoh: penjualan, pengalaman kerja, kuliah, dsb • Jenis entitas kuat Notasi Chen – eksistensinya tidak bergantung pada entitas lain – disebut juga entitas parent, owner, atau entitas dominan
• Jenis entitas lemah – eksistensinya bergantung pada entitas lain – disebut juga entitas child, dependent, atau subordinat
Relationship • Relationship: asosiasi (keterkaitan) antar entitas • Derajat relationship: jumlah jenis entitas yang berpartisipasi dalam sebuah relationship
Nama entitas Nama entitas kuat
Nama relationship
Derajat relationship Dosen membimbing
Mahasiswa binary relationship
quaternary relationship
(relationship derajat dua)
(relationship derajat empat)
mengawasi
Karyawan supervisor
supervisee
ternary relationship
recursive relationship
(relationship derajat tiga)
(relationship derajat satu)
Atribut • Atribut: properti entitas atau relationship • Contoh atribut entitas mahasiswa: NPM, Nama, Alamat, Tgl Lahir, IPK Atribut Sederhana • Atribut yang hanya terdiri atas satu komponen • Contoh: gol darah, hobi, jenis kelamin Atribut Komposit • Atribut yang terdiri atas beberapa komponen • Misalnya alamat terdiri atas nama jalan, kelurahan, kecamatan, kota, prov. Atribut Berharga Tunggal • Atribut yg hanya memiliki sebuah harga u/ sebuah entitas • Contoh: gol. darah, jenis kelamin, tgl. lahir Atribut Berharga Banyak • Atribut yang memiliki banyak harga untuk sebuah entitas • Contoh: telepon, hobi Atribut Turunan (derived attribute) • Atribut yang harganya diperoleh (turunan) dari sebuah atau sekumpulan atribut lain • Contoh: gaji, IPK
Notasi Chen Nama atribut
Nama atribut berharga banyak
Nama atribut turunan
Candidate Key • Sebuah/sekumpulan atribut yg secara unik mengidentifikasi sebuah entitas • Misalnya No. KTP atau No. SIM Æ untuk mengidentifikasi entitas orang Primary Key • Candidate key yang dipilih untuk mengidentifikasi sebuah entitas secara unik • Misalnya No.KTP dipilih sebagai primary key untuk mengidentifikasi entitas orang
Notasi Chen
Nama atribut primary key
Composite Key • Candidate key yang terdiri atas dua atribut atau lebih • Misalnya, NIM + KodeMataKuliah + Th + Smt adalah composite key yang digunakan untuk mengidentifikasi nilai mata kuliah mahasiswa Multiplicity • Jumlah objek dari sebuah jenis entitas yang mungkin muncul dalam relationship • Berkaitan dg multiplicity, ada tiga jenis relationship: – 1 : 1 relationship (one-to-one relationship) – 1 : N relationship (one-to-many relationship) – M : N relationship (many-to-many relationship)
1
1
1
N
M
N
Notasi Chen
Notasi Crow's Feet
Nama entitas
Nama Entitas Nama atribut 1
Nama atribut primary key
Notasi UML
Nama atribut 2
Nama Entitas
Nama atribut primary key Nama atribut 1 Nama atribut 2
Nama atribut (PK) Nama atribut 1 Nama atribut 2
:
Nama atribut n
:
Nama atribut n
Nama atribut n
1
Nama relationship
1
Nama relationship
1
Nama relationship
0..1
1
Nama relationship
N
Nama relationship
1
Nama relationship
0..*
M
Nama relationship
N
Nama relationship
1..*
Nama relationship
0..*
0..*
Nama relationship
0..*
Recursive relationship: Nama relationship
Nama relationship
Nama relationship Nama peran
Nama peran
Nama Nama peran entitas
Nama peran
Nama entitas
Nama peran
Nama peran
Nama entitas
Normalisasi Pada bagian ini akan dibahas: • tujuan normalisasi • masalah akibat adanya redundansi data
• konsep ketergantungan fungsional • proses normalisasi
Tujuan Normalisasi • Tujuan utama perancangan basis data relasional adalah mengelompokkan atribut ke dalam relasi sehingga redundansi data (data ganda) minimum. • Normalisasi: teknik untuk memperoleh sekumpulan relasi yang memenuhi kebutuhan data sebuah enterprise (perusahaan, lembaga, organisasi, dsb) Redundansi Data dan Anomali Update Adanya redundansi data menimbulkan masalah anomali update : (a) anomali penyisipan, (b) anomali penghapusan, (c) anomali modifikasi Anomali Penyisipan • Bila ada pegawai baru yang ditempatkan di Cabang C3: – Ke dalam relasi PegawaiCabang, selain data pegawai (NIP, Nama, Alamat), data detail Cabang C3 (NoCabang, AlamatCabang, TelpCabang) juga harus ditambahkan dengan resiko terjadi ketidakkonsistenan data. – Sebaliknya, pada relasi Pegawai, cukup ditambahkan data pegawai dan Cabang C3 tempat ia bekerja tanpa harus memasukkan detail cabang.
• Relasi PegawaiCabang berikut masih memiliki data ganda (redundansi data) • Pengulangan data yang sama pada NoCabang, AlamatCabang, TelpCabang • Timbul masalah anomali update (penyisipan, penghapusan, modifikasi) Relasi PegawaiCabang NIP Nama Alamat 04.001 Toto Jl. Kelinci 27 04.003 Ina Jl. ABC 15 05.007 Adi Jl. Murai 96 05.009 Badu Jl. Merah 3 05.017 Fulan Jl. Teduh 48 05.022 Nia Jl. Damai 10
NoCabang C5 C3 C3 C7 C5 C3
AlamatCabang Jl. Rivai 98 Jl. Berlian 56 Jl. Berlian 56 Jl. Lintas 12 Jl. Rivai 98 Jl. Berlian 56
TelpCabang 360123 353637 353637 708090 360123 353637
• Normalisasi lebih lanjut terhadap relasi di atas menghasilkan dua relasi • Keduanya bebas dari masalah anomali update karena tidak ada data ganda Relasi Pegawai NIP 04.001 04.003 05.007 05.009 05.017 05.022
Nama Toto Ina Adi Badu Fulan Nia
Relasi Cabang Alamat Jl. Kelinci 27 Jl. ABC 15 Jl. Murai 96 Jl. Merah 3 Jl. Teduh 48 Jl. Damai 10
NoCabang C5 C3 C3 C7 C5 C3
NoCabang C3 C5 C7
AlamatCabang TelpCabang Jl. Berlian 56 353637 Jl. Rivai 98 360123 Jl. Lintas 12 708090
Anomali Penyisipan (Lanjutan) • Bila ada cabang baru yang belum ada pegawainya: – Ke dalam relasi PegawaiCabang, data detail cabang baru (NoCabang, AlamatCabang, Telepon) ditambahkan dengan atribut pegawai (NIP, Nama, Alamat) dikosongkan. Hal ini tak mungkin karena NIP sebagai primary key tidak boleh kosong. Berarti data cabang baru tak dapat ditambahkan. – Sebaliknya, pada relasi Cabang, detail cabang baru dapat ditambahkan. Anomali Penghapusan • Bila pegawai dengan NIP 05.009 dihapus: – Pada relasi PegawaiCabang: data detail Cabang C7 juga ikut terhapus – Sebaliknya, penghapusan pegawai dengan NIP 05.009 pada relasi Pegawai tidak mengakibatkan hilangnya data detail Cabang C7. Anomali Modifikasi • Misalkan Cabang C3 pindah alamat dan teleponnya berganti nomor: – Pada relasi PegawaiCabang: modifikasi data harus dilakukan secara berulang ke seluruh tuple yang memuat data Cabang C3. Hal ini dapat menimbulkan ketidakkonsistenan data. – Sebaliknya, modifikasi data Cabang C3 pada relasi Cabang cukup dilakukan sekali
Ketergantungan Fungsional • Jika A dan B adalah atribut relasi R, maka B memiliki ketergantungan fungsional pada A (ditulis A Æ B), jika setiap harga A berasosiasi tepat dengan satu harga B. (A dan B boleh jadi terdiri atas satu atau beberapa atribut) • Determinan ketergantungan fungsional adalah atribut atau sekumpulan atribut yang ada pada sisi kiri anak panah NPM
Nama memiliki ketergantungan fungsional pada NPM
Nama
2005.99.001
Amir
Determinan
Nama
NPM TIDAK memiliki ketergantungan fungsional pada Nama
2005.99.001
NPM
Amir 2002.55.123
Proses Normalisasi • 1NF, 2NF, 3NF, BCNF, 4NF, 5NF • Pertama kali dikembangkan oleh E.F. Codd (1973): 1NF, 2NF, 3NF • R. Boyce dan E.F. Codd (1974): BCNF • Fagin (1977, 1979): 4NF, 5NF (sangat jarang)
1NF - First Normal Form (Bentuk Normal Pertama) Adalah relasi yang setiap perpotongan baris dan kolomnya berisi satu dan hanya satu harga. 2NF - Second Normal Form (Bentuk Normal Kedua) • Relasi yang memenuhi 1NF dan setiap atribut bukan primary key memiliki ketergantungan fungsional secara penuh pada primary key. • Bila A dan B adalah atribut sebuah relasi, maka B memiliki ketergantungan fungsional secara penuh pada A jika B bergantung fungsional pada A secara keseluruhan dan bukan pada sebagian dari A. 3NF - Third Normal Form (Bentuk Normal Ketiga) • Relasi yang memenuhi 1NF, 2NF dan atribut yang bukan primary key tidak memiliki ketergantungan transitif pada primary key • Misal A, B, C adalah atribut sebuah relasi. Jika A Æ B dan B Æ C, maka dikatakan C memiliki ketergantungan transitif pada A melalui B. BCNF – Boyce-Codd Normal Form (Bentuk Normal Boyce-Codd) • Relasi yang jika dan hanya jika setiap determinan adalah candidate key. • Relasi BCNF tidak harus melalui 3NF terlebih dahulu • Pengecekan BCNF perlu dilakukan apabila pada relasi tersebut : – berisi dua composite candidate key atau lebih, dan – sekurang-kurangnya ada sebuah atribut yang overlap
Contoh relasi yang belum BCNF Relasi tsb. menunjukkan: Relasi WawancaraMhsBaru • Seorang mhs baru diwa- NoTes Tgl Waktu NRP Ruang wancara hanya sekali 05.012 19-08-2005 08.00–09.30 99.005 205 dalam sehari. 05.034 19-08-2005 10.00–11.30 99.005 205 • Bila dipandang perlu, 05.056 19-08-2005 10.00–11.30 99.013 304 wawancara dilakukan 05.034 23-08-2005 08.00–09.30 99.005 304 lebih dari sekali pada 05.056 23-08-2005 10.00–11.30 99.005 304 hari yang berbeda. • Pada hari yang sama, pewawancara menempati ruang yang sama • Berdasarkan ketentuan di atas, relasi memiliki ketergantungan fungsional: NoTes, Tgl Æ Waktu, NRP, Ruang primary key
NRP, Tgl, Waktu Æ NoTes candidate key
Ruang, Tgl, Waktu Æ NRP, NoTes candidate key
NRP, Tgl Æ Ruang Bukan candidate key
• Karena ada determinan yg bukan candidate key, relasi di atas belum BCNF • Ketergantungan fungsional yang determinannya bukan candidate key dipisahkan dalam relasi tersendiri, sehingga diperoleh dua relasi BCNF: Wawancara (NoTes, Tgl, Waktu, NRP) RuangWawancara (NRP, Tgl, Ruang)
Setelah dinormalisasi, dari tabel WawancaraMhsBaru diperoleh dua buah tabel BCNF sbb:
NoTes 05.012 05.034 05.056 05.034 05.056
Relasi Wawancara Tgl Waktu 19-08-2005 08.00–09.30 19-08-2005 10.00–11.30 19-08-2005 10.00–11.30 23-08-2005 08.00–09.30 23-08-2005 10.00–11.30
Relasi RuangWawancara Tgl NRP 19-08-2005 99.005 19-08-2005 99.013 23-08-2005 99.005
Ruang 205 304 304
NRP 99.005 99.005 99.013 99.005 99.005
Daftar Pustaka Connolly, Thomas., et.al., 2002. Database System. Wokingham England, Addison-Wesley Publishing Company. Date, C.J, 2000. An Introduction to Database System. 7th Edition, New York, Addison Wesley Publishing Company.
© 2006, M. Ramadhan
