Integritas Relasional

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