NORMALISASI BASIS DATA1

Tawar, S.Si2

ABSTRAKSI

Data adalah sebuah kekayaan yang tidak ternilai harganya bagi sebuah organisasi.

Masing-masing organisasi perlu mengelola data yang dimilikinya sehingga dapat

dimanfaatkan secara maksimal. Data yang dikelola dengan dengan baik dan benar akan

memberikan manfaat yang maksimal serta kecil kemungkinan timbulnya masalah pada

waktu pemanfaatan dan perawatan.

Teknologi komputer telah banyak berkembang, salah satunya adalah

berkembangnya fasilitas pengelolaan data yang dikenal dengan istilah DBMS (Data Base

Management System). Sistem ini mengelola data-data menjadi sebuah basis data yang

terdiri dari relasi/tabel.

Untuk mendapatkan manfaat DBMS secara maksimal, diperlukan perancangan

basis data yang benar yaitu dengan menerapkan kaidah normalisasi.

A. Pendahuluan

Salah satu sumber daya yang cukup penting dalam sebuah organisasi adalah data

dan informasi, keduanya merupakan faktor yang penting dalam menentukan berhasil dan

tidaknya tujuan sebuah organisasi. Untuk mendapatkan manfaat secara maksimal,

organisasi perlu mengelola data dan informasi secara benar, sebagaimana mengelola

sumber daya yang lain.

Saat ini teknologi komputer telah memanjakan manusia dengan menawarkan

konsep teknologi Data Base Management system (DBMS). Teknologi ini dapat

dimanfaatkan secara maksimal untuk membantu mengelola sumber daya yang berupa

data dan informasi.

Kelebihan pengelolaan menggunakan sistem basis data dibandingkan secara

manual antara lain :

1. Lebih ringkas secara fisik

1 Disampaikan dalam seminar kademik FMIP UAD pada bulan Januari 2000

2 Dosen pada Program Studi Ilmu Komputer FMIPA UAD

2

2. Lebih cepat

3. Lebih akurat

4. Lebih efektif (Date, 1986)

Untuk mendapatan kelebihan-kelebihan DBMS secara optimal, maka

perancangan basis data harus diperhatikan secara cermat dan tepat. Perancangan yang

kurang tepat akan mengakibatkan kemungkinan terjadinya kesulitan saat pembacaan

maupun koreksi data. (Deen, 1987). Masalah lain yang mungkin muncul akibat

perancangan basis data yang kurang tepat:

1. Terjadinya perulangan informasi (duplikasi/redundansi)

2. Ketidakmampuan untuk menyajikan informasi tertentu

3. Hilangnya informasi tertentu. (Korth, 1986)

Untuk menghindari masalah-masalah diatas, maka dalam merancang basis data

haruslah mengikuti aturan-aturan yang ada.

B. Model Data

Model data adalah alat untuk menyajikan data sehingga diperoleh kandungan

informasi yang lebih, dibandingkan nilai individual data (Tsichritzis, 1982). Macam-

macam model data :

1. Model Data Entity Relationship

Model data ini didasarkan pada dua buah obyek pokok yaitu entitas (entity) dan

hubungan antar obyek (relationship). (Korth, 1986)

2. Model Data Network

Dalam model data ini, data dinyatakan dengan rekaman (record) dan hubungan

antar data dinyatakan dengan link (Korth, 1986).

3

3. Model Data Hirarkis

Model data ini mirip dengan model data sebelumnya yaitu model data network,

data dinyatakan dengan rekaman dan hubungan antar data dinyatakan dengan link.

Perbedaan antara kedua model ini adalah pada pengorganisasian rekaman. Pada model

hirarkis kumpulan rekaman diorganisir sebagai tree diagram, dan akarnya berupa dummy

node, sedangkan dalam model network diperlakukan sebagai arbitrary graph ( graph

sebarang) (Korth, 1986)

4. Model Data Relational

Pada model ini, data disajikan dalam bentuk tabel/relasi. Pembahasan

selengkapnya mengenai model ini bisa dibaca pada tulisan dibawah .

C. Model Data Relational

1. Pengertian

Model data relasional merupakan metoda penyajian data dalam bentuk tabel dua

dimensi yang terdiri dari baris-baris dan kolom-kolom (Deen, 1987). Masing-masing

baris disebut dengan tuple/record dan kolm-kolom disebut dengan atribut/field.

2. Notasi

Cara menyatakan suatu relasi adalah dengan menyebutkan nama relasi diikuti

dengan nama seluruh atribut dari relasi tersebut dan diapit tanda kurung (Bisland, 1989).

Berikut beberapa contoh penulisan relasi:

MHS(No_mhs, Nama, Prg_Studi)

MATKUL(Kode, Nama, SKS)

DOSEN(NIP, Nama, Pangkat)

4

3. Key (kunci)

Pengertian key dalam model data relasional adalah atribut atau kombinasi

beberapa atribut yang berfungsi dalam identifikasi tuple serta sebagai perantara dalam

membuat hubungan antar relasi.

Candidate key adalah atribut atau kombinasi beberapa atribut yang dapat

menentukan tuple secara tunggal (Bisland, 1989). Setiap relasi minimal mempunyai

paling sedikit satu candidate key, selanjutnya dipilih salah satu sebagai primary key. Jadi

primary key adalah atribut atau kombinasi beberapa atribut yang dipakai untuk

membedakan antara tuple yang satu dengan tuple yang lain. Foreign key adalah atribut

atau kombinasi beberapa atribut yang digunakan sebagai perantara dalam membuat

hubungan dengan relasi yang lain.

Suatu atribut bisa berfungsi sebagai candidate key, apabila memenuhi syarat

sebagai berikut :

a. Bersifat tunggal (uniqeness)

b. Bersifat minimal, artinya jika merupakan kombinasi maka tidak ada atribt

yang bisa dihilangkan tanpa merusak sifat tunggalnya.

4. Sifat-sifat relasi

Date (1986) dan Bisland (1989) mendefinisikan sifat-sifat relasi sebagai berikut:

a. Data-data disajikan dalam bentuk tabel, tanpa memperhatikan bagamana

penyimpanan secara fisik.

b. Semua data harus bersifat atomic (tunggal)

c. Tidak ada tuple ganda

5

d. Urutan atribut dan tuple tidak diperhatikan

5. Aturan Integritas

Ada dua aturan integritas yaitu :

a. Aturan integritas entitas, atribut-atribut yang terlibat dalam primary key

tidak boleh menerima nilai null

b. Aturan integritas referensial, dalam dua buah relasi R1 dan R2, jika R2

berisi foreign key (FK) yang merupakan primary key (PK) pada R1, maka

setiap nilai FK haruslah:

1) Sama dengan nilai PK pada R1 atau

2) Secara keseluruhan bernilai null, dengan kata lain bahwa setiap tuple pada

FK haruslah mengacu pada tuple yang ada pada PK.

6. Dependency (Ketergantungan)

Dependency merupakan hubungan antar atribut, baik atribut-atribut dalam satu

relasi maupun dalam relasi yang berlainan (Bisland, 1989). Beberapa dependency yang

dikenal diantaranya functional dependency, transitive dependency, multivalue

dependency dan join dependency.

7. Anomali

Anomali adalah efek samping dari penggunaan basis data dan terjadi apabila

relasi tidak pada bentuk normal. (Bisland, 1989). Anomali ada tiga macam :

a. Anomali penyisipan

b. Anomali penghapusan

c. Anomali pengubahan.

6

8. Normalisasi

Normalisasi adalah proses mengubah relasi dari bentuk tidak normal menjadi

bentuk normal (Bisland, 1989) atau proses untuk mengidentifikasi dan menghilangkan

anomali (Kroenke, 1990). Proses ini dilakukan dengan memecah sebuah relasi menjadi

beberapa relasi lain yang lebih kecil, relasi yang dihasilkan memiliki jumlah atribut lebih

sedikit.

Dr. Codd pada tahun 1970 mendefinisikan tiga bentuk normal yaitu bentuk

normal pertama (1NF), bentuk normal kedua (2NF), bentuk normal ketiga (3NF). Tetapi

dalam perkembangan muncul bentuk-bentuk normal yang baru.

Bisland (1989) memberikan definisi tentang bentuk normal sebagai berikut :

a. Bentuk normal pertama

Sebuah relasi dikatakan berada pada bentuk normal pertama jika tidak

terdapat group-group berulang

b. Bentuk normal kedua

Sebuah relasi dikatakan berada pada bentuk normal kedua jika memenuhi

syarat bentuk normal pertama dan didalamnya berlaku full functional

dependency

c. Bentuk normal ketiga

Sebuah relasi dikatakan berada pada bentuk normal ketiga jika memenuhi

syarat bentuk normal kedua dan didalamnya tidak terdapat transitive

dependency

d. Bentuk normal Boyce and Code

7

Bentuk normal ini merupakan perluasan dari bentuk normal ketiga. Suatu

relasi berada pada bentuk BCNF apabila setiap determinan merupakan

candidate key (Kroenke, 1990). Masalah BCNF akan muncul apabila suatu

relasi mengandung tiga keadaan berikut:

1) Minimal terdapat dua candidate key

2) Seluruh candidate key bersifat komposit

3) Ada minimal salah satu atribut yang berpartisipasi pada lebih dari satu

candidate key.

e. Bentuk normal keempat

Relasi berada pada bentuk normal keempat apabila memenuhi syarat BCNF

dan didalamnya tidak terdapat multivalue dependency (Kroenke, 1990)

f. Bentuk normal kelima

Relasi berbentuk normal kelima jika relasi tersebut dapat dipecah atau

diproyeksikan menjadi beberapa relasi dan dari proyeksi-proyeksi itu dapat

disusun kembali (JOIN) menjadi relasi yang sama dengan keadaan semula.

D. Contoh Proses Normalisasi

1. Tabel yang mengandung group berulang , tidak berbentuk

normal

No_mhs Nama Prg_Studi Kode_mk Nama_mk SKS Kd_Dsn Dosen

0231 Cahyo I Komputer PAM211 Kalkulus Lanjut I 3 MT002 Yasir

PAAM261 Prg. Terstruktur I 3 IK003 Kamal

8

PAM367 Simulasi 3 IK002 Jack

0232 Hoho Statistik PAM333 Prg. Linier 3 MT003 Andri

PAM241 Met. Statistik I 3 ST002 Fendi

PAM345 Analisis Data 3 ST003 Hasbi

0233 Budi Matematika PAM337 Fungsi Khas 3 MT001 Jaya

PAM522 Topologi 3 MT003 Andri

PAM432 Teori Optimasi 3 MT004 Susan

2. Normalisasi ke bentuk normal pertama

Dua buah relasi berikut diperoleh dengan memecah relasi pertama sehingga

masing-masing berbentuk normal pertama

MHS(No_mhs, Nama, Prg_Studi)

No_mhs Nama Prg_Studi

0231 Cahyo I Komp.

0232 Hoho Statistik

0233 Budi Matematika

DAFTAR_MK(No_mhs, Kode_mk, Nama_Mk, SKS, Kd_Dsn, Dosen)

No_mhs Kode_mk Nama_mk SKS Kd_Dsn Dosen

0231 PAM211 Kalkulus Lanjut I 3 MT002 Yasir

0231 PAAM261 Prg. Terstruktur I 3 IK003 Kamal

0231 PAM367 Simulasi 3 IK002 Jack

0232 PAM333 Prg. Linier 3 MT003 Andri

0232 PAM241 Met. Statistik I 3 ST002 Fendi

0232 PAM345 Analisis Data 3 ST003 Hasbi

0233 PAM337 Fungsi Khas 3 MT001 Jaya

0233 PAM522 Topologi 3 MT003 Andri

9

0233 PAM432 Teori Optimasi 3 MT004 Susan

3. Normalisasi ke bentuk normal kedua

Relasi DAFTAR_MK memenuhi bentuk normal pertama tetapi masih terdapat

anomali. Misal jika tuple ke-2 dihapus, mahasiswa 0231 membatalkan mata kuliah PAM

261, maka informasi SKS dan dosen yang mengajar ikut terhapus. Hal ini terjadi karena

SKS dan Kd_Dsn hanya bergantung pada salah satu atribut komponen primary key,

dengan kata lain terdapat partial dependency . Masalah ini dapat diatasi dengan memecah

menjadi dua buah relasi yang berbentuk normal kedua, seperti berikut ini :

AMBIL(No_mhs, Kode_mk)

No_mhs Kode_mk

0231 PAM211

0231 PAAM261

0231 PAM367

0232 PAM333

0232 PAM241

0232 PAM345

0233 PAM337

0233 PAM522

0233 PAM432

PENGAJAR(Kode_mk, Nama_mk, SKS, Kd_Dsn, Dosen)

Kode_mk Nama_mk SKS Kd_Dsn Dosen

PAM211 Kalkulus Lanjut I 3 MT002 Yasir

PAAM261 Prg. Terstruktur I 3 IK003 Kamal

PAM367 Simulasi 3 IK002 Jack

PAM333 Prg. Linier 3 MT003 Andri

PAM241 Met. Statistik I 3 ST002 Fendi

10

PAM345 Analisis Data 3 ST003 Hasbi

PAM337 Fungsi Khas 3 MT001 Jaya

PAM522 Topologi 3 MT003 Andri

PAM432 Teori Optimasi 3 MT004 Susan

4. Normalisasi ke bentuk normal ketiga

Relasi PENGAJAR memenuhi bentuk normal kedua teteapi masih terdapat

anomali. Misal jika tuple pertama dihapus, yang berarti mata kuliah Kalkulus Lanjut I

dihilangkan, maka informasi tentang dosen Yasir juga ikut hilang. Hal serupa juga

terjadi apabila ingin mencatat data seorang dosen, maka tidak bisa dilakukan sebelum

dosen tersebut memegang minimal satu mata kuliah. Untuk menghilangkan anomali ,

relasi PENGAJAR dapat dipecah menjadi dua buah relasi yang berbentuk normal ketiga

yang tidak memiliki transitive dependency, seperti berikut ini :

KULIAH(Kode_mk, Nama_mk, SKS, Kd_Dsn)

Kode_mk Nama_mk SKS Kd_Dsn

PAM211 Kalkulus Lanjut I 3 MT002

PAAM261 Prg. Terstruktur I 3 IK003

PAM367 Simulasi 3 IK002

PAM333 Prg. Linier 3 MT003

PAM241 Met. Statistik I 3 ST002

PAM345 Analisis Data 3 ST003

PAM337 Fungsi Khas 3 MT001

PAM522 Topologi 3 MT003

PAM432 Teori Optimasi 3 MT004

11

DOSEN(Kd_Dsn, Dosen)

Kd_Dsn Dosen

MT002 Yasir

IK003 Kamal

IK002 Jack

MT003 Andri

ST002 Fendi

ST003 Hasbi

MT001 Jaya

MT004 Susan

5. Normalisasi ke bentuk normal Boyce and Code

Relasi berikut memenuhi bentuk normal ketiga tetapi tidak memenuhi bentuk

normal Boyce and Code

DAFT_NILAI(No_mhs, No_Rkng, Kd_Mk, Nilai)

No_mhs No_Rkng Kode_mk Nilai

0231 88681 PAM211 A

0231 88681 PAAM261 B

0231 88681 PAM367 A

0232 88682 PAM333 C

0232 88682 PAM241 A

0233 88683 PAM345 B

0233 88683 PAM337 A

0235 88685 PAM522 B

0237 88687 PAM432 B

12

Pada relasi DAFT_NILAI diasumsikan masing-masing mahasiswa memiliki no rekening

yang berbeda dengan mahasiswa yang lain, sehinga dapat dipakai untuk identifikasi tuple

secara tunggal. Relasi ini memiliki dua buah candidate key yang bersifat komposit yaitu

No_MHs+Kd_Mk dan No_Tlp+Kd_Mk . Atribut Kd_Mk berpartisipasi pada kedua

candidate key. Ketiga kondisi tersebut menyebabkan relasi tidak memenuhi syarat BCNF.

Untuk mengatasinya, relasi dipecah menjadi dua relasi berikut sehingga memenuhi

bentuk normal Boyce and Code.

NILAI(No_mhs, No_Rkng, Kd_Mk, Nilai)

No_mhs Kode_mk Nilai

0231 PAM211 A

0231 PAAM261 B

0231 PAM367 A

0232 PAM333 C

0232 PAM241 A

0233 PAM345 B

0233 PAM337 A

0235 PAM522 B

0237 PAM432 B

REKENING(No_mhs, No_Rkng)

No_mhs No_Rkng

0231 88681

0232 88682

0233 88683

0235 88685

0237 88687

13

6. Normalisasi ke bentuk normal keempat

Dua buah relasi berikut menyimpan data tentang program studi seorang

mahasiswa beserta bahasa asing yang dikuasai, masing-masing dengan cara yang

berbeda. Diasumsikan seorang mahasiwa diijinkan mengikuti lebih dari satu program

studi dan dimungkinkan menguasai lebih dari satu bahasa asing. Pada relasi BAHASA,

mahasiswa 0232 disimpan dalam 4 tuple masing-masing merupakan kombinasu antar

Prg_Studi dan Bhs_Asing. Jika dilakukan dengan caa lain seperti relasi BAHASA2,

maka informasi yang diperleh akan berubah. Seolah-olah mahasiswa 0232 menguasai

bahasa Inggris ketika dia bertindak sebagai mahasiwa Komputer dan menguasai bahasa

Jerman ketika bertindak sebagai mhasiswa Akuntansi. Hal ini dilakukan tidak boleh

terjadi, sehingga penyimpanan tetap harus dilakukan dengan mengkombinasikan kedua

atribut tersebut (Kroenke, 1990), dengan kata lain relasi BAHASA yang dipakai.

BAHASA(No_Mhs, Prg_Studi, Bhs_Asing)

No_mhs Prg_Studi Bhs_Asing

0232 Komputer Inggris

0232 Akuntasnsi Jerman

0232 Komputer Jerman

0232 Akuntasnsi Inggris

0236 Statistik Perancis

0236 Hukum Belanda

0236 Statistik Belanda

0236 Hukum Perancis

BAHASA2(No_Mhs, Prg_Studi, Bhs_Asing)

No_mhs Prg_Studi Bhs_Asing

0232 Komputer Inggris

0232 Akuntasnsi Jerman

14

0236 Statistik Perancis

0236 Hukum Belanda

Relasi BAHASA masih memiliki anomali meskipun memenuhi syarat BCNF.

Diantaranya jika mahasiswa 0232 menambah perbendaharaan bahasa asing yang

dikuasai, misal bahasa Arab, maka harus disipkan dua buah tuple sebagai kombinasi

kedua atribut. Selanjutnya relasi dipecah menjadi dua buah relasi berikut yang berbetuk

normal keempat.

PRG_STUDI(No_Mhs, Prg_Studi)

No_mhs Prg_Studi

0232 Komputer

0232 Akuntasnsi

0236 Statistik

0236 Hukum

BAHASA3(No_Mhs, Bhs_Asing)

No_mhs Bhs_Asing

0232 Inggris

0232 Jerman

0236 Perancis

0236 Belanda

7. Normalisasi ke bentuk normal kelima

Relasi berikut berisi informasi mengenai mata kuliah yang sedang diambil

seorang mahasiswa dan bahasa pemrograman yang dipakai untuk mengerjakan tugas

15

mata kuliah tersebut. Diasumsikan tidak ada functional dependency antara mata kuliah

dan bahasa pemrograman.

BHS_KULIAH(No_Mhs, Kd_Mk, Bhs_Prg)

No_mhs Kd_Mk Bhs_Prg

0232 PAM369 BASIC

0232 PAM369 PASCAL

0232 PAM260 PASCAL

0232 PAM260 FORTRAN

0236 PAM260 PASCAL

0238 PAM369 BASIC

Selanjutnya relasi diatas diproyeksikan menjadi tiga relasi berikut :

KULIAH(No_Mhs, Kd_Mk)

No_mhs Kd_Mk

0232 PAM369

0232 PAM369

0236 PAM260

0238 PAM369

16

ALAT(No_Mhs, Bhs_Prg)

No_mhs Bhs_Prg

0232 BASIC

0232 PASCAL

0232 FORTRAN

0236 PASCAL

0238 BASIC

BHS (Kd_Mk, Bhs_Prg)

Kd_Mk Bhs_Prg

PAM369 BASIC

PAM369 PASCAL

PAM260 FORTRAN

PAM260 PASCAL

PAM369 BASIC

Selanjutnya apabila relasi semula (BHS_KULIAH) dihapus kemudian dilakukan

operasi JOIN pada relasi-relasi itu, akan diperoleh tiga kemungkinan relasi berikut ini.

a. JOIN (KULIAH, BHS) OVER No_Mhs

No_mhs Kd_Mk Bhs_Prg

0232 PAM369 BASIC

0232 PAM260 PASCAL

0232 PAM369 FORTRAN *

0232 PAM260 BASIC *

0232 PAM369 PASCAL

0232 PAM260 FORTRAN

0236 PAM260 PASCAL

0238 PAM369 BASIC

17

b. JOIN (KULIAH, ALAT) OVER Kd_Mk

No_mhs Kd_Mk Bhs_Prg

0232 PAM369 BASIC

0232 PAM369 PASCAL

0232 PAM260 PASCAL

0232 PAM260 FORTRAN

0236 PAM260 PASCAL

0236 PAM260 FORTRAN *

0238 PAM369 BASIC

0238 PAM369 PASCAL *

c. JOIN (ALAT, BHS) OVER Bhs_Prg

No_mhs Kd_Mk Bhs_Prg

0232 PAM369 BASIC

0232 PAM369 PASCAL

0232 PAM260 PASCAL

0232 PAM260 FORTRAN

0236 PAM369 PASCAL *

0236 PAM260 PASCAL

0238 PAM369 BASIC

Pada masing-masing relasi hasil JOIN, ternyata diperoleh suatu relasi yang tidak

sama persis dengan relasi awal. Tuple-tuple dengan tanda asterik merupakan tuple

tambahan / kelebihan yang tidak terdapat pada relasi awalatau pada relasi awal terdapat

join dependency. Hal ini terjadi karena atribut yang dipakai untuk operasi JOIN bukan

merupakan determinan dari relasi awal.

18

E. KESIMPULAN

1. Data dan informasi yang dimiliki oleg organizes harus dikelola secara benar.

2. Teknologi komputer telah memberikan fasilitas berupa DBMS untuk membantu

mengelola data dan informasi

3. Dalam rangka memanfaatkan DBMS, basis data perlu dirancang secara benar yaitu

dengan memperhatikan kaidah normalisasi.

19

DAFTAR PUSTAKA

Date, C.J., 1988, An Introduction to Database system, 4th

edition, Vol 1,

Wesley Publishing Company, Canada

Deen, S.M., 1987, Fundamentals of Database system, 9th

printed, Mac

Millan Education Ltd, Hongkong

Korth, H.F., Silbersshatz, a., 1986, Database System Concepts, Mc Graw

Hill Inc, USA

Kroenke, David M. & Dolan, Kathleeen A., 1990, Database Processing :

fundamentals, design,and implementation, 3rd

edition, Maxwell Mac

Millan Piublishing Singapore Pte. Ltd, Singapore

Salsberg, B.J., 1986, An Introduction to Database Design, Academy Press

Inc, Orlando , USA.

Tsichritzis, D.C., 1982, Data Models, Prentice Hall Inc USA