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 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 – 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

Notasi Chen

Nama entitas

Nama entitas kuat

Nama relationship

Derajat relationship

Dosen

membimbing

Mahasiswa

binary relationship quaternary relationship (relationship derajat dua) (relationship derajat empat)

supervisor

mengawasi

Karyawan

ternary relationship recursive relationship (relationship derajat tiga) (relationship derajat satu)

supervisee

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 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 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)

Notasi Chen

Nama atribut primary key

1 1

1 N

M N

Notasi Chen Notasi Crow's Feet Notasi UML

1 1

Nama entitas

Nama relationship

Nama atribut 1

Nama atribut primary key Nama atribut 2

Nama Entitas

Nama atribut primary key Nama atribut 1 Nama atribut 2 : Nama atribut n

Nama Entitas

Nama atribut (PK) Nama atribut 1 Nama atribut 2 : Nama atribut n

1 N Nama relationship

M N Nama relationship

Nama peran

Nama relationship

Nama entitas

Nama peran

Nama atribut n

Nama relationship

Nama relationship

Nama relationship

Recursive relationship:

Nama Nama entitasperan

Namaperan

Nama relationship

Nama Nama entitasperan

Nama relationship

Namaperan

Namarelationship

1 0..1

Namarelationship

1 0..*

Namarelationship

1..* 0..*

Namarelationship

0..* 0..*

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 NoCabang AlamatCabang TelpCabang

04.001 Toto Jl. Kelinci 27 C5 Jl. Rivai 98 360123 04.003 Ina Jl. ABC 15 C3 Jl. Berlian 56 353637 05.007 Adi Jl. Murai 96 C3 Jl. Berlian 56 353637 05.009 Badu Jl. Merah 3 C7 Jl. Lintas 12 708090 05.017 Fulan Jl. Teduh 48 C5 Jl. Rivai 98 360123 05.022 Nia Jl. Damai 10 C3 Jl. Berlian 56 353637

• Normalisasi lebih lanjut terhadap relasi di atas menghasilkan dua relasi • Keduanya bebas dari masalah anomali update karena tidak ada data ganda

Relasi Pegawai Relasi Cabang NIP Nama Alamat NoCabang NoCabang AlamatCabang TelpCabang

04.001 Toto Jl. Kelinci 27 C5 C3 Jl. Berlian 56 353637 04.003 Ina Jl. ABC 15 C3 C5 Jl. Rivai 98 360123 05.007 Adi Jl. Murai 96 C3 C7 Jl. Lintas 12 708090 05.009 Badu Jl. Merah 3 C7 05.017 Fulan Jl. Teduh 48 C5 05.022 Nia Jl. Damai 10 C3

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 fung-

sional pada A (ditulis A 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

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)

NPM NamaNama memiliki ketergantungan

fungsional pada NPM2005.99.001 Amir

Nama NPM NPM TIDAK memiliki ketergantungan

fungsional pada Nama Amir

2005.99.001

2002.55.123

Determinan

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 B dan B 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: • Seorang mhs baru diwa-

wancara hanya sekali dalam sehari.

• Bila dipandang perlu, wawancara dilakukan lebih dari sekali pada hari yang berbeda.

• Pada hari yang sama, pewawancara menempati ruang yang sama • Berdasarkan ketentuan di atas, relasi memiliki ketergantungan fungsional:

NoTes, Tgl Waktu, NRP, Ruang NRP, Tgl, Waktu NoTes primary key candidate key Ruang, Tgl, Waktu NRP, NoTes NRP, Tgl Ruang candidate key Bukan candidate key

• Karena ada determinan yg bukan candidate key, relasi di atas belum BCNF • Ketergantungan fungsional yang determinannya bukan candidate key dipi-

sahkan dalam relasi tersendiri, sehingga diperoleh dua relasi BCNF: Wawancara (NoTes, Tgl, Waktu, NRP) RuangWawancara (NRP, Tgl, Ruang)

Relasi WawancaraMhsBaru NoTes Tgl Waktu NRP Ruang05.012 19-08-2005 08.00–09.30 99.005 205 05.034 19-08-2005 10.00–11.30 99.005 205 05.056 19-08-2005 10.00–11.30 99.013 304 05.034 23-08-2005 08.00–09.30 99.005 304 05.056 23-08-2005 10.00–11.30 99.005 304

Setelah dinormalisasi, dari tabel WawancaraMhsBaru diperoleh dua buah tabel BCNF sbb:

Relasi RuangWawancara Tgl NRP Ruang

19-08-2005 99.005 205 19-08-2005 99.013 304 23-08-2005 99.005 304

Relasi Wawancara NoTes Tgl Waktu NRP 05.012 19-08-2005 08.00–09.30 99.005 05.034 19-08-2005 10.00–11.30 99.005 05.056 19-08-2005 10.00–11.30 99.013 05.034 23-08-2005 08.00–09.30 99.005 05.056 23-08-2005 10.00–11.30 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