Normalisasi

Much Aziz Muslim, S.Kom., M.Kom

NormalisasiNormalisasi adalah proses pembentukan struktur basis data sehingga sebagian besar ambiguity bisa dihilangkan. Proses normalisasi merupakan proses pengelompokan data elemen menjadi tabel yang menunjukkan entity dan relasinya (Kristanto, H., 1994).Normalisasi data merupakan suatu proses untuk mendapatkan struktur tabel atau relasi yang efisien dan bebas dari anomali, dan mengacu pada cara data item dikelompokkan ke dalam struktur record.

The goal of a relational database design is to generate a set of relation scheme that allow us to store informastion easily. One approach is to design scheme that are in an appropriate normal form (silberschatz, H., 1991)Normalisasi adalah suatu teknik untuk mengorganisasi data ke dalam tabel-tabel untuk memenuhi kebutuhan pemakai didalam suatu organisasi.

Tujuan Normalisasi

Untuk menghilangkan kerangkapan dataUntuk mengurangi kompleksitasUntuk mempermudah pemodifikasian data

Proses NormalisasiData diuraikan dalam bentuk tabel, selanjutnya dianalisis berdasarkan persyaratan tertentu ke beberapa tingkat.Apabila tabel yang diuji belum memenuhi persyaratan tertentu,maka tabel tersebut perlu dipecah menjadi beberapa tabel yang lebih sederhana sampai memenuhi bentuk yang optimal.

Kriteria Tabel efisienSebuah tabel dikatakan baik (efisien) atau normal jika memenuhi 3 kriteria sbb:Jika ada dekomposisi (penguraian) tabel, maka dekomposisinya harus dijamin aman (Lossless-Join Decomposition). Artinya, setelah tabel tersebut diuraikan / didekomposisi menjadi tabel-tabel baru, tabel-tabel baru tersebut bisa menghasilkan tabel semula dengan sama persis.Terpeliharanya ketergantungan fungsional pada saat perubahan data (Dependency Preservation).Tidak melanggar Boyce-Code Normal Form (BCNF) (-akan dijelaskan kemudian-)

Tahapan NormalisasiBentuk Tidak NormalMenghilangkan perulangan groupBentuk Normal Pertama (1NF)Menghilangkan ketergantungan sebagianBentuk Normal Kedua (2NF)Menghilangkan ketergantungan transitifBentuk Normal Ketiga (3NF)Menghilangkan anomali-anomali hasil dari ketergantungan fungsionalBentuk Normal Boyce-Codd (BCNF)Menghilangkan Ketergantungan MultivalueBentuk Normal Keempat (4NF)Menghilangkan anomali-anomali yang tersisaBentuk Normal Kelima

Ketergantungan FungsionalDefinisiAtribut Y pada relasi R dikatakan tergantung fungsional pada atribut X (R.X ---> R.Y), jika dan hanya jika setiap nilai X pada relasi R mempunyai tepat satu nilai Y pada R.R= Relasi / TabelY,X = Atribut didalam Tabel R.

Contoh KetergantunganTabel PEMASOK-BARANG

Ketergantungan fungsional dari tabel PEMASOK-BARANG adalah :No_Pem ---> Nama_Pem

No_PemNama_PemP01Imam_xP02YazixP03Hana

Ketergantungan Fungsional PenuhAtribut Y pada relasi R dikatakan tergantung fungsional penuh pada atribut X pada relasi R, jika Y tidak tergantung pada subset dari X ( bila X adalah key gabungan).Suatu atribut Y mempunyai dependensi sepenuhnya terhadap atribut X jikaY mempunyai dependensi terhadap XY tidak mempunyai dependensi terhadap bagian dari X

KIRIM-BARANG( No_pem, Na_pem, No_bar, Jumlah)

Ketergantungan fungsional :No-pem --> Na-pemNo-bar, No-pem --> Jumlah (Tergantung penuh thd keynya)

No_pemNa_pemNo_barJumlahP01BahanaB011000P01BahanaB021400P01BahanaB032000P02Sinar MuliaB031000P03HarapanB022000

Ketergantungan TransitifAtribut Z pada relasi R dikatakan tergantung transitif pada atribut X , jika atribut Y tergantung pada atribut X pada relasi R dan atribut Z tergantung pada atribut Y pada relasi R. (X Y, Y Z , maka X Z )

Pengertian Dependensi TransitifSuatu atribut Z mempunyai dependensi transitif terhadap X jika:Y memiliki dependensi terhadap X danZ memiliki dependensi terhadap YX ZXYZ

Contoh Dependensi TransitifKuliah { Ruang, Waktu }Ruang TempatKuliah Ruang Tempat

KuliahRuangTempatWaktuJaringan KomputerMerapiGedung UtaraSenin, 08.00-09.50Pengantar Basis DataMerbabuGedung UtaraSelasa, 08.00-09.50Matematika IRamaGedung SelatanRabu, 10.00-11.50Sistem PakarSintaGedung SelatanKamis, 08.00-09.50Kecerdasan BuatanMerapiGedung UtaraSelasa, 10.00-11.50

Contoh Lain Dependensi TransitifId_PelangganNamaSalesmanArea

Id_PelangganNamaSalesmanAreaA-001AndiFarkanJatengA-002Kurnia JatiDianJabarB-001Fika DewiJonedJatimB-002Gani WirawanFarkanJatengC-001Cici KusumaJonedJatim

Contoh Lain Dependensi TransitifNo_PesanNo_UrutKode_ItemNama_ItemJumlah

No_PesanNo_UrutKode_ItemNama_ItemJumlah060081P1Pensil5060082P2Buku Tulis10060083P3Penggaris6060084P4Penghapus4060091P3Penggaris1060092P5Pulpen10060093P6Spidol5060101P1Pensil4060102P2Buku Tulis10

Problem pada Dependensi Transitif Anomali penyisipan: Seorang salesman baru yang bertugas di Jateng tidak dapat dimasukkan dalam tabel sampai salesman tersebut mendapatkan seorang pelangganAnomali penghapusan:Jika pelanggan A-002 dihapus, informasi bahwa Dian menangani daerah Jabar ikut hilangAnomali peremajaan:Jika katakanlah Farkan mendapat penugasan baru untuk menangani daerah Kalimantan, maka sejumlah baris harus diremajakan agar data tetap konsisten

Id_PelangganNamaSalesmanAreaA-001AndiFarkanJatengA-002Kurnia JatiDianJabarB-001Fika DewiJonedJatimB-002Gani WirawanFarkanJatengC-001Cici KusumaJonedJatim

Tahap Normalisasi dimulai dari tahap paling ringan (1NF) hingga paling ketat (5NF) Biasanya hanya sampai pada tingkat 3NF atau BCNF karena sudah cukup memadai untuk menghasilkan tabel-tabel yang berkualitas baik.

Jika kriteria ketiga (BCNF) tidak dapat terpenuhi, maka paling tidak tabel tersebut tidak melanggar Bentuk Normal tahap ketiga (3rd Normal Form / 3NF).

Tabel UniversalTabel Universal (Universal / Star Table) sebuah tabel yang merangkum semua kelompok data yang saling berhubungan, bukan merupakan tabel yang baik. Misalnya:

Tabel Universal

Bentuk-bentuk NormalBentuk Normal Tahap Pertama (1st Normal Form / 1NF)Bentuk Normal Tahap Kedua (2nd Normal Form / 2NF)Bentuk Normal Tahap (3rd Normal Form / 3NF)Boyce-Code Normal Form (BCNF)Bentuk Normal Tahap (4th Normal Form / 4NF)Bentuk Normal Tahap (5th Normal Form / 5NF)

Bentuk Normal Tahap Pertama (1st Normal Form / 1NF)Bentuk normal 1NF terpenuhi jika sebuah tabel tidak memiliki atribut bernilai banyak (multivalued attribute), atribut composite atau kombinasinya dalam domain data yang sama. Setiap atribut dalam tabel tersebut harus bernilai atomic (tidak dapat dibagi-bagi lagi)

Contoh 1Misal data mahasiswa sbb:Atau:Tabel-tabel di atas tidak memenuhi syarat 1NF

Contoh 1Didekomposisi menjadi:Tabel MahasiswaTabel Hobi

Contoh 2 (composite)JadwalKuliahDimana nilai pada atribut jadwal berisi gabungan antara Hari dan Jam.Jika asumsi hari dan jam memegang peranan penting dalam sistem basis data, maka atribut Jadwal perlu dipisah sehingga menjadi JadwalHari dan JadwalJam sbb:JadwalKuliah

Kodekul NamaKul Dosen Kelas Jadwal

Kodekul NamaKul Dosen Kelas JadwalHari JadwalJam

Bentuk Normal Tahap Kedua (2nd Normal Form)Bentuk normal 2NF terpenuhi dalam sebuah tabel jika telah memenuhi bentuk 1NF, dan semua atribut selain primary key, secara utuh memiliki Functional Dependency pada primary keySebuah tabel tidak memenuhi 2NF, jika ada atribut yang ketergantungannya (Functional Dependency) hanya bersifat parsial saja (hanya tergantung pada sebagian dari primary key) Jika terdapat atribut yang tidak memiliki ketergantungan terhadap primary key, maka atribut tersebut harus dipindah atau dihilangkan

ContohTabel berikut memenuhi 1NF tapi tidak termasuk 2NF:Tidak memenuhi 2NF, karena {Mhs_nrp, mk_kode} yang dianggap sebagai primary key sedangkan:{Mhs_nrp, mk_kode} mhs_nama{Mhs_nrp, mk_kode} mhs_alamat{Mhs_nrp, mk_kode} mk_nama{Mhs_nrp, mk_kode} mk_sks{Mhs_nrp, mk_kode} nihurufTabel di atas perlu didekomposisi menjadi beberapa tabel yang memenuhi syarat 2NF

Mhs_nrp mhs_nama mhs_alamat mk_kode mk_nama mk_sks nihuruf

ContohFunctional dependencynya sbb:{Mhs_nrp, mk_kode} nihuruf (fd1)Mhs_nrp {mhs_nama, mhs_alamat} (fd2)Mk_kode {mk_nama, mk_sks} (fd3)fd1 (mhs_nrp, mk_kode, nihuruf) Tabel Nilaifd2 (Mhs_nrp, mhs_nama, mhs_alamat) Tabel Mahasiswafd3(mk_kode, mk_nama, mk_sks) Tabel MataKuliah

Bentuk Normal Tahap Ketiga (3rd Normal Form /3NF) Bentuk normal 3NF terpenuhi jika telah memenuhi bentuk 2NF, dan jika tidak ada atribut non primary key yang memiliki ketergantungan terhadap atribut non primary key yang lainnya. Untuk setiap Functional Dependency dengan notasi X A, maka: X harus menjadi superkey pada tabel tsb. Atau A merupakan bagian dari primary key pada tabel tsb.

ContohTabel berikut memenuhi 2NF, tapi tidak memenuhi 3NF:Mahasiswa karena masih terdapat atribut non primary key (yakni alm_kota dan alm_Provinsi) yang memiliki ketergantungan terhadap atribut non primary key yang lain (yakni alm_kodepos):alm_kodepos {alm_Provinsi, alm_kota}Sehingga tabel tersebut perlu didekomposisi menjadi:Mahasiswa (Nrp, nama, alm_jalan, alm_kodepos)Kodepos (alm_kodepos, alm_provinsi, alm_kota)

Nrp Nama Alm_Jalan Alm_Kota Alm_Provinsi Alm_Kodepos

Boyce-Code Normal Form (BCNF)Bentuk BCNF terpenuhi dalam sebuah tabel, jika untuk setiap functional dependency terhadap setiap atribut atau gabungan atribut dalam bentuk:X Y maka X adalah super key tabel tersebut harus di-dekomposisi berdasarkan functional dependency yang ada, sehingga X menjadi super key dari tabel-tabel hasil dekomposisi Setiap tabel dalam BCNF merupakan 3NF. Akan tetapi setiap 3NF belum tentu termasuk BCNF . Perbedaannya, untuk functional dependency X A, BCNF tidak membolehkan A sebagai bagian dari primary key.

Bentuk Normal Tahap Keempat (4th Normal Form /4NF)Bentuk normal 4NF terpenuhi dalam sebuah tabel jika telah memenuhi bentuk BCNF, dan tabel tersebut tidak boleh memiliki lebih dari sebuah multivalued atribute Untuk setiap multivalued dependencies (MVD) juga harus merupakan functional dependencies

ContohMisal, tabel berikut tidak memenuhi 4NF:Setiap employee dapat bekerja di lebih dari project dan dapat memiliki lebih dari satu skill. Untuk kasus seperti ini tabel tersebut harus di-dekomposisi menjadi:(Employee, Project)(Employee, Skill)

Bentuk Normal Tahap Keempat (5th Normal Form /5NF)Bentuk normal 5NF terpenuhi jika tidak dapat memiliki sebuah lossless decomposition menjadi tabel-tabel yg lebih kecil.Jika 4 bentuk normal sebelumnya dibentuk berdasarkan functional dependency, 5NF dibentuk berdasarkan konsep join dependence. Yakni apabila sebuah tabel telah di-dekomposisi menjadi tabel-tabel lebih kecil, harus bisa digabungkan lagi (join) untuk membentuk tabel semula

NoClassTimeDayTeacherStartRoomRemark1B.1I17.00-18.30TuesdayThursdayMs. AviMs. Oki19/08/2004A202Run2B.5I15.30-17.00TuesdayFridayMs. BetaMs. Susi20/08/2004A302Run3B.1J17.00-18.30MondayThursdayMs. GaluhMs. Avi23/08/2004A301Run4B.2J17.00-18.30TuesdayThursdayMr. ArisMs. Beta24/08/2004A102Run5B.3J15.30-17.00TuesdayThursdayMr. ArisMs. Oki05/08/2004A103Run6B.2F15.30-17.00MondayThursdayMs. GaluhMr. Hery19/08/2004A203Run7B.1I18.30-20.00WednesdayFridayMs. RiaMs. Galuh04/08/2004A203Pending