Pokok pemikiran dalam merancang database adalah bagaimana merancang database sehingga dapat memenuhi kebutuhan saat ini dan kemudahannya untuk dikembangkan dimasa yang akan datang. Perancangan model konseptual perlu dilakukan disamping perancangan secara phisik.

Pada perancangan konseptual, digunakan beberapa konsep pendekatan relasional namun tidak berarti konsep ini harus diimplementasikan ke model relasional saja tetapi juga apat dengan model Hirarchi dan model Network.

Tugas merancang database adalah bagian dari tugas database administrator . Model konseptual mengkombinasikan beberapa cara untuk memproses data dan untuk beberapa aplikasi. Model konseptual tidak tergantung aplikasi tertentu dan tidak tergantung DBMS, Hadware yang digunakan.

Pada perancangan model konseptual tinjauan dilakukan pada struktur data dan relasi antar file menggunakan model dan relasional.

Terdapat dua teknik dalam merancang database yaitu :

· Teknik Normalisasi

· Teknik Entity Relationship

Teknik normalisasi banyak digunakan terutama pemula karena mudah dipahami dan diaplikasikan.

Dasar-dasar normalisasi

• Normal form (bentuk normal) adalah suatu klas dari skema database relasi yang didefinisikan untuk memenuhi tujuan dari tingginya integritas dan maintainability

• Kreasi dari suatu bentuk normal disebut normalisasi

• Normalisasi dicapai dengan penganalisaan ketergantungan diantara setiap individu attribut yang diassosiasikan dengan relasinya

First normal form

• Suatu relasi ada dalam kondisi First Normal Form (1NF) jika dan hanya jika semua domain yang tercakup terdiri hanya atomic value, misalnya tidak ada pengulangan group (domain-domain) dalam suatu tuple

• Keuntungan dari 1NF dibanding Unnormalized relation (UNRs) adalah pada bentuk penyederhanaan representasi dan kemudahan dalam pengembangan menggunakan suatu query language

• Kekuranannnya adalah kebutuhan terhadap duplikasi data

• Sebagian besar sistem relasi (tidak semua) membutuhkan suatu relasi dalam bentuk 1NF

Second Normal Form

• Suatu superkey adalah suatu himpunan dari satu atau lebih attribute, yang mana, dimana diambil secara khusus yang memmungkinkan kita untuk mengidentifikasikan secara unik satu entitas atau relasi

• Suatu Candidate key adalah suatu subset dari attribut-attribut pada superkey yang juga merupakan superkey dan tidak reducible ke superkey yang lain

• Suatu primary key dipilih dari himpunan candidate key untuk digunakan pada suatu index untuk relasi yang bersangkutan

• Kepemilikan dari satu atau beberapa attribute yang dapat didefinisikan secara unik dari nilai satu atau beberapa attribute disebut functional dependency

• Diberikan suatu relasi (R), suatu himpunan (B) adalah functionally dependent pada himpunan attribut yang lain(A) jika, pada satu waktu tertentu, setiap nilai A diassosiasikan dengan satu nilai B, bentuk ini adalah suatu FD yang dinotasikan dengan A → B

• contohR : {paper-id, inst-name, isnt-addr, editor-id, publ-id, auth-id, auth-name,auth-addr}Fds : paper-id, auth-id → auth-namepaper-id,auth-id → auth-addrpaper-id, auth-id → inst-namepaper-id, auth-id → inst-addrauth-id → auth-nameauth-id → auth-addrinst-name → inst-addrpaper-id → editor-idpaper-id → publ-idbentuk sederhanapaper-id, auth-id → auth-name, auth-addr, inst-name, inst-addrauth-id → auth-name, auth-addrinst-name → inst-addr

paper-id → pub-id, editor-id

• Suatu relasi adalah dalam posisi second normal form (2NF) jika dan hanya jika relasi tersebut juga dalam 1NF dan setiap nonkey attribute tergantung penuh pada primary key-nya

• 2NF membutuhkan bahwa FD apapun didalam relasi harus berisi semua komponen dari primary key sebagai determinant, baik secara langsung atau transitif

• contoh, primary key adalah paper_id, auth_id. Bagaimanapun, terdapat Fds yang lain (auth_Id → auth-name, auth-addr, and paper-id → pub-id, editor-id) yang berisi satu komponen dari primary key, tetapi tidak keduaduanya.

• Mengapa harus 2NF, pertimbangkan keuntungan dari 1NF pada R. paper, pub-id dan editor-id dibuat duplikat. Untuk setiap author dari paper. Jika editor dari publikasi untuk suatu paper berubah, beberapa tuple harus pula di-update. Akhirnya, jika satu paper di ambil, semua tupple yang diassosiasikan harus dihapus. Bentuk ini akan memberikan efek samping pada penghapusan informasi yang mengassosiasikan suatu auth-id dengan auth-name dan auth-addr.

• Suatu cara yang dapat dilakukan untuk hal tersebut adalah dengan mentransformasikan relasi kedalam dua atau beberapa relasi 2NF

contohR1 : paper-id, auth-id → inst-name, inst-addrR2 : auth-id → auth-name, auth-addrR3 : paper-id → pub-id, editor-id

Third Normal Form

• Pada R1, inst_addr pasti diduplikat untuk setiap kombinasi paper_author yang mejelaskan satu inst_name. Juga, jika kita menghapus satu paper dari database, kita harus memberikan efek samping penghapusan assosiasi antara inst_name dan inst_addr.
• Suatu relasi dalam Third Normal Form (3NF) jika dan hanya jika relasi tersebut dalam 2NF dan setiap non key attribute adalah nontransitive dependent pada primary key

Contoh :R11 : paper-id, auth-id → inst-nameR12 : inst_name → inst_addrR2 : auth-id → auth-name, auth-addrR3 : paper-id → pub-id, editor-id

Boyce-Codd Normal Form

• Suatu Trivial FD adalah suatu bentuk YZ → Z
• Suatu relasi R dalam kondisi Boyce-Codd Normal Form (BCNF) jika untuk semua nontrivial FD X → A, X adalah superkey
• BCNF adalah suatu bentuk yang lebih kuat dari normalisasi ke tiga. 3NF equivalent dengan perkataan bahwauntuk setiap nontrivial FD X → A, dimana X dan A merupakan simple atau composite attribut, satu dari duakondisi harus dipenuhi.X adalah superkey, atauA adalah prime attribute
• BCNF mengelimisasi kondisi kedua dari 3NF

Penerapan Bentuk Normalisasi

Proses perancangan database menggunakan metode normalisasi dapat dimulai dari dokumen dasar yang pakai dalam sistem.

• Menuliskan semua data yang akan direkam, bagian yang double tidak perlu dituliskan. Terlihat record record yang tidak lengkap, sulit untuk membayangkan bagaimana bentuk record yang harus dibentuk untuk merekam data tersebut.

• Bentuklah menjadi bentuk normal kesatu dengan memisah misahkan data pada field field yang tepat dan benilai atomic, juga seluruh record harus lengkap adanya. Bentuk file adalah flat file.
  Dengan bentuk normal kesatu ini telah dapat dibuat satu file dengan 11 field yaitu nomor factur, kode supplier, nama supplier, kode barang, nama barang, tanggal, jatuh tempo, quantitas, harga, jumlah, total satu factur.

• selanjutnya

Sebagai contoh kita perhatian data pada suatu rumah sakit bedah yang telah tersusun dalam bentuk laporan.

Tabel -2

Tabel 2 adalah suatu relasi yang tak normal. Perpotongan antara baris dan kolom ada yang memiliki lebih dari satu nilai. Identifikasi unik (primary key) dari table 2 adalah NO PASIEN. Berdasankan nilai key ini kita tidak bisa memperoleh nilai atribut yang unik, karena terjadi group pengulangan pada kolom-kolom

• NO DOKTER
• NAMA DOKTER
• TGL OPERASI
• JENIS OPERASI

Disain dengan group pengulangan seperti ini akan banyak menimbulkan masalah dalam melakukan pemrosesan, yaitu diperlukan program aplikasi yang sedikit kompleks, karena untuk kolom di mana terjadi group pengulangan diperlukan penanganan khusus.

1NF

Untuk mengatasi hal ini, kita transformasikan tabel pada table 2 menajdi tabel dengan relasi bentuk normal pertama table 3. Identifikasi unik pada tabel ini adalah NO PASIEN, NO DOKTER, TGL OPERASI. Dengan kata lain, jika kita mengetahui NO PASIEN, NO DOKTER dan TGL OPERASI maka kita bisa memperoleh nilai unik dan atribut-atnibut yang lainnya. Dalam hal ini dikatakan, semua atribut yang bukan sebagai key secara bersama-sama bergantung penuh kepada identifikasi unik. Identifikasi unik ini disebut sebagai primary key dari tabel 1NF.

Penyimpangan yang terjadi pada relasi bentuk normal ke pertama ini adalah sbb :Penyimpangan penyisipanJika ada pasien baru yang akan dioperasi, tapi kita belum tahu siapa dokternya dan kapan operasi dilakukan, maka kita tidak bisa menyisipkan data tentang pasien tersebut berdasarkan primary key yang ada. Untuk menyisipkan NAMA PASIEN dan ALAMAT PASIEN, kita hanya membutuhkan NO PASIEN sebagal key. Jadi kita tidak bisa menyisipkan data sebelum diketahui dokter siapa dan kapan operasi akan dilakukan. Jika kita plsahkan atribut NAMA PASIEN, ALAMAT PASIEN bersama-sama dengan NO PASIEN, maka penyisipan data pasien baru bisa dilakukan.
Hal yang sama juga terjadi jika kita ingin menyisipkan dokter yang baru mulal bekerja pada rumah sakit tersebut. Selama dokter baru tersebut belum pemah melakukan operasi, maka kita tidak bisa menyisipkan data tentang dokter tersebut ke dalam entiti. Hal ini bisa diatasi dengan memisahkan atribut NAMA DOKTER bersama-sama dengan atribut NO DOKTER menjadi satu entiti baru.Penyimpangan perubahanPasien yang merupakan langganan rumah sakit tersebut yang beberapa kali dioperasi, seperti mlsalnya pasien dengan nama JOHN, setiap kali dilakukan operasi, data-data tentang JOHN, yaitu NAMA dan ALAMAT akan tercatat dalam satu rekord. Dalam contoh ini JOHN dioperasi sebanyak empat kali, maka JOHN memiliki empat rekord. Jika suatu saat, misahiya JOHN dioperasi untuk yang ke lima kalinya, sedangkan pada seat itu JOHN sudah pindah alamat. Jadi alamat-alamat yang tercatat sebelumnya tidak berlaku lagi dan perlu diperbaharui. karena alamat JOHN tercatat dibeberapa tempat, maka pembaharuan juga harus dilakukan dibeberapa tempat. ini adalah contoh penyimpangan perubaban yang muncul pada table dengan relasi bentuk pertama.Penyimpangan perubahan ini bisa diatasi, jika atribut-atribut NAMA
PASIEN dan ALAMAT PASIEN tercatat hanya sekali untuk setiap pasien.
Hal ini bias dilakukan dengan menempatkan atribut NAMA PASIEN dan
AIAMAT PASIEN bersama-sarna dengan NO PASIEN dalam satu entiti
terpisah.Penyimpangan-penghapusan yang teijadi pada relasi bentuk
pertama ini adalah sebagai berikut: Penyimpangan penghapusanMisalnya ada pasien yang dirawat meninggal dunia, misalnya pasien dengan nama BUD!. Ketika data-data tentang BUDI dihapus, secara tidak sengaja kita juga kehilangan data-data tentang dokter yang melakukan operasi terhadap BUDI, yaltu DR. A. Kebetulan. DR. A melakukan operasi baru sekali, sehingga data-data tentang DR. A tidak ada ditempat lain. Tentunya hal. ini tidak diinginkan karena data-data tentang DR. A masih dlbutuhkan di rumahsakit tersebut.Penyimpangan penghapusan seperti pada contoh ini, bisa diatasi dengan memisahkan data-data tentang dokter menjadi satu entili terpisah, dengan demikian setiap ada pasien yang meninggal dunia dan rekordnya Ingin dihapus, kita tidak akan kehilangan data-data tentang dokter yang merawatnya.
Di samping penyimpangan di atas, pada relasi dengan bentuk normal pertama juga terjadi penyimpangan-penyimpangan tempat penyunpanan (storage Anomaly), yaftu pada kolom kolom NO PASIEN, NAMA PASIEN, ALAMAT PASIEN terdapat nilai yang ditulis berulang-ulang, ini disebabkan karena pasien dengan NAMA dan ALAMAT tersebut menjalani beberapa kali operasi. Hal yang sama juga terjadi pada kolom NO DOKTER dan NAMA DOKTER yaitu untuk dokter-dokter yang telah melakukan beberapa kali operasi. Penyimpangan ini muncul karena ada atribut-atribut yang bergantung secara penuh kepada bagian dari key. Seperti mlsa]nya NAMA PASIEN dan M4MAT PASIEN bergantung secara penuh pada NO PASIEN, dan NO PASIEN adalah bagian dari key. Demikian juga untuk atribut NAMA DOKTER yang bergantung secara penuh pad NO DOKTER yang merupakan bagian dari key.
Untuk mengatasi penyimpangan.penyimpangan yang terjadi pada bentuk normal pertama adalah pisahkan kolorn-kolom ditempat mana duplikasi data terjadi atau bangun enilti baru yang terdiri dari atribut atribut yang bergantung secara penuh pada bagian dari key, dengan keteutuan sebag benikut:
I. Key dari tabel baru adalah key dari group dupilkasi.2. Key dari tabel asal adalah sebagai atribut pada tabel baru.3 Mungkin perlu menyertakan key atau bagian dar key pada tabel asal
sebagai key pada tabel baru Group duplikasi pada pembahasan kita adalah NO PASIEN, NAMA PASIEN ALAMAT PASIEN dan key dari group ini adalah No PASIEN

Tabel-4

Sedangkan group duplikasi yang lain, yaitu NO DOKTER dan NAMA DOK. TER dipisahkan menjadi tabel DOKTER, dengan key NO DOKTER. Tabel. nya terlihat pada table-5

Tabel-5

Sedangkan entiti asal akan menjadi seperti benikut, kita sebut saja sebagal tabel MASTER. Group duplikasi pada tabel yang klta bicanakan adalah NO PASIEN, NAMA PASIEN, ALAMAT PASIEN. Bentuk tabel barn dengan nama PASIEN

Tabel-6

Hasil proses normalisasi dan relasi normal bentuk pertama, yaltu pada table-4, table-5,Tabel-6 adálah relasi beniUk iormal kedua (2NF).

Untuk melakukan pengecekan, apakah relasi dalam suatu tabel bukan merupakan bentuk normal ke dua adalah jika primary key merupakan gabungan dan beberapa atnibut dan ada atribut lain yang bergantung secara penuh pada salah satu atau bagian dan primary key.
Setiap relasi bentuk normal ice dna makaju merupakan relasi bentuk normal pertama. Sebaliknya, jika rebel bentuk normal pertama maka belum teutu merupakan relasi bentuk normal ice dua. Tabel yang ditunjukkan pada Gambar XWJ adalah relasi bentuk normal pertama, tapi bukan bentuk normal ke dna, sedangkan pada Gambar XWA, Gambar XW.5 dan Gambar XIV4 adeh relasi bentuk normal pertama dan juga relasi bentuk normal kedua.Penyunpangan-penyimpangan yang teqadi pada relasi bentuk normal pertama dapat diatasl dengan membanin entfti-entiti barn, yaltu entiti MASTER, entiti PASIEN dan entiti DOKTER. Proses nornalisasi di aim menghasm relasi bentuk normal kedua,. Relasi antara ketiga entiti dapat digambarkan sebagai benlkut PASIEN < —— >> MASTER << ———- > DOKTER
yaita antara PASIEN dan MASTER satu-ke-banyak dan antara DOKTER dan MASTER satu-ke-banyak.Jika kita ingin menyisipkan data-data tentang pasien baru, pada relasi bentuk normal kedua kita melakukannya dengan menyisipkan data teisebut ke entiti PASIEN. Demikian juga, jika data-data tentang dokter yang ingin dimasukkannya, kita bisa menyisipkarmya pada entiti DOKTER. Untuk melakukan perubahan.pembakan alamat pasien, kita tidak penlu lagi melakukan perubahan dibeberapa tempat, tapi cukup mengadakan perubahan satu rekord pada entiti PASIEN. Apabila ada rekord yang harus dihapus pada entiti MASTER, kita tidak akan kehilangan data-data tentang dokter yang dihapus pada entiti MASTER, karena semua data-data tentang dokter berada dalam entiti DOKTER.
Penyirnpangan..penyimpangan yang tenjadi pada relasi bentuk normal pertama telah dapat diatasi dengan mentransformasikan menjadi relasi bentuk normal kedua. Walaupun demikian, bukan berarti pada relasl bentuk normal kedua sudah tidak ada lagi penyimpangan-penyimpangan tersebut. Berikut ini kita lihat penyimpangan..penyimpg yang teijadi pada relasi bentuk normal kedua, perhatjkan Garnbar XW.6. Penyimpangan penyisipan Kita tidak bisa menyisipkan data-data tentang obat dan efek sarnpi. ngannya, kecuali jika obat tersebut diberikan kepada pasien. Dengan kata lain, jika kita ingin menyisipican data-data tentang obat, maka kita tenlebih dahulu hams membangun suatu relasi dengan primary key pada entiti MASTER. Penyimpangan penghapusan Penyimpangan penghapusan teijadi jika ada atribut bukan key yang bergantung penuh pada atnibut yang juga bukan key. Path gambar XIV.6, atnibut EFEK SAMPINGAN di samping bergantung path primary key, juga bergantung path atnbut OBAT YANG DJBERJK yang bukan sebagai k. Jika misainya ada pasien yang dlbCdkan PENICILLIN tapi efek sampin ya bukan DEMAM, maka EFEK SAMPINGAN liii harus dthapus atan diperbahanihi. Jika PENICILLIN dengan EFEK SAMPINGAN DEMAM mlsalnya tercatat hanya sekali, maka penghapusan ml akan mengiilangkan informasi teñtang PENICILLIN dengan EFEK SAMI’INGAN DEMAM. Hal ini mungkin tidak diinginkan.Penyimpangan perubahan Jika EFEK SAMPINGAN yang dibicarakan dalam kasus penyimpangan penhapusan muncul dibeberapa tempat, maka perubahan harus dilakukan dibeberapa tempat. Hal ini tentunya akan membutuhkan lebih banyak waktu dibandingkan dengan melakukan perubahan hanya pada satu tempat saja.Penyimpangan-penyimpangan yang terjadi pada relasi bentuk normal kedua sebagai akibat dari kebergantungan atribut bukan key (EFEK SAMPINGAN) pada atribut lain yang juga bukan sebagai key (OBAT YANG DIBERIKAN). Ketergantungan semacam ini disebut ketergantungan transitif (transitive Dependency).Untuk mengatasi ketergantungan transitif ini, pisahkan atribut-atribut bukan key yang bergantung pada atribut lain yang juga bukan key. Dalam catoh ini, kita bangun entiti baru, yaitu entiti OBAT dengan atribut-atribut OBAT YANG DIBERIKAN dan EFEK SAMPINGAN. Entiti MASTER sekarang tampak pada table 7 dan entiti OBAT pada table 8

Tabel-7

Proses normalisasi yang dilakukan pada relasi bentuk normal kedua menghasilkan relasi dengan bentuk normal ketiga.

Setiap relasi bentuk normal ketiga maka juga merupakan relasi bentuk normal kedua. Sebaliknya, jika relasi bentuk normal kedua maka belum tentu merupakan relasi bentuk normal ketiga. Tabel yang ditunjukkan pada table 7 adalah relasi bentuk normal ketiga dan juga relasi bentuk normal kedua.Penyimpangan-penyimpangan yang terjadi pada relasi bentuk normal kedua, dapat diatasi dengan membangun entiti baru yang terdiri dari atribut-atribut yang bergantung transitif, dan proses normalisasinya menghasil relasi bentuk normal ketiga. Transforrnasi dan relasi bentuk normal kedua ke relasi bentuk normal ketiga hampir sama dengan transformasi dan bentuk normal pertama kebentuk normal kedua. Perbedaan keduanya adaIah, tranformasi dari 1NF ke 2NF, berdasarkan relasi antara atribut bukan key dengan atribut yang sebagai key sedangbn transformasi dari 2NF ke 3NF, berdasarkan relasi antara atribut bukan key dengan atribut lain yang juga bukan key.

Konsep Entity Relationship (Cardinality)

a. One to One Relationship

Hubungan antara file pertama dan file kedua adalah satu berbanding satu.

Contoh :

• pada pengajaran private satu guru satu siswa

• “seorang guru mengajar seorang siswa, seorang siswa diajar oleh seorang guru”

Gambar :

b. One to Many atau Many to One Relationship

Hubungan antara file pertama dan file kedua adalah satu berbanding banyak atau banyak berbanding satu.

Contoh :

• Dalam suatu perusahan satu bagian mempekerjakan banyak pegawai.

• “Satu bagian mempekerjakan banyak pegawai, satu pegawai kerja dalam satu bagian”

c. Many to Many Relationship

Hubungan file pertama dan file kedua adalah banyak berbanding banyak.

Contoh :

• Dalam universitas seorang mahasiswa dapat mengambil banyak matakuliah

• “Satu mahasiswa mengambil banyak matakulih dan satu matakuliah diambil banyak mahasiswa.”

LANGKAH-LANGKAH PERANCANGAN TEKNIK ER

Sumber awal data teknik perencanaan database dengan ER adalah data dictionary (kumpulan data).

Langkah-langkah perancangan ER:

1. Memilih kelompok atribut yang sama untuk dijadikan sebuah entitas dan menentukan primary key dengan syarat unik dan mewakili entitas
2. Menggambarkan Cardinality dari ER diagram berdasarkan analisa relasi yang didapat. Relasi yang terjadi dapat One to One, One to Many dan Many to Many relationship
3. Membentuk SKEMA DATABASE atau LRS (Logical Record Structure) berdasarkan ER diagram

• Bila relasi One to One maka foreign key diletakkan pada salah satu dari 2 entitas yang ada atau menyatukan ke dua entitas tersebut.
• Bila relasi One to Many maka foreign key diletakkan di entitas yang Many
• Bila relasi many to many maka dibuat “file konektor” yang berisi 2 foreign key yang berasal dari kedua entitas

Membentuk tabel-tabel berdasarkan primary key yang terpilih dengan syarat sudah mencapai aturan normalisasi sekurang-kurangnya 3NF dari Skema DB/LRS yang ada :

PENERAPAN TEKNIK E – R

Buatlah perancangan database dengan teknik ER untuk data dictionary berikut ini :

• No. Anggota
• Nama Anggota
• Tgl. Lahir
• Alamat
• Tgl. Masuk
• Kode Buku
• Judul
• Pengarang
• Penerbit
• Tahun Terbit
• Tgl.Pinjam
• Tgl. Kembali

LANGKAH 1

• Memilih kelompok atribut yang sama untuk dijadikan beberapa entitas dan menentukan primary key dengan syarat unik dan mewakili entitas
• Dari data dictionary diatas dapat ditentukan 2 entitas yaitu :

Ø Entitas Anggota (Primary key: No. Anggota)

Ø Entitas Buku (Primary Key: Kode Buku)

Anggota

• No. Anggota
• Nama Anggota
• Tgl. Lahir
• Alamat
• Tgl. Masuk

Buku

• Kode Buku
• Judul
• Pengarang
• Penerbit
• Tahun Terbit

• Atribut Tgl. Pinjam dan Tgl. Kembali tidak dimasukkan dulu kedalam salah satu entitas.

LANGKAH 2

• Menggambarkan Cardinality dari ER diagram berdasarkan analisa relasi yang didapat. Relasi yang terjadi dapat One to One, One to Many dan Many to Many relationship
• Misalnya relasi yang terjadi :

“Seorang anggota dapat meminjam banyak buku dan satu buku dapat dipinjamkan oleh banyak anggota”

Gambar ER Diagram:

LANGKAH 3

• Membentuk Skema DB atau LRS berdasarkan ER diagram
• Bila relasi One to One maka foreign key diletakkan pada salah satu dari 2 entitas yang ada atau menyatukan ke dua entitas tersebut.
• Bila relasi One to Many maka foreign key diletakkan di entitas yang Many
• Bila relasi many to many maka dibuat “file konektor” yang berisi 2 foreign key yang berasal dari kedua entitas

• LRS yang berbentuk :

LANGKAH 4

• Membentuk tabel-tabel berdasarkan primary key yang terpilih dengan syarat sudah mencapai aturan normalisasi sekurang-kurangnya 3NF dari Skema DB/LRS yang ada :

• Karena relasi yang terjadi many to many maka dibuat file konektor.