Manajemen Data Bab 2 Entity Relationship Model

Pokok Bahasan Langkah-langkah dalam desain suatu basis data ? Overview desain basis data Pemodelan data menggunakan Entity Relationship Modeling (ER Model)

Desain Basis Data & ER Diagram (ERD) Proses desain basis data dpt dibagi menjadi 6 langkah: 3 langkah pertama sangat relevan dengan ER model: Analisis kebutuhan (Requirements Analysis) Desain basis data konseptual (Conceptual Database Design) Desain basis data logikal (Logical Database Design) 3 langkah berikutnya di luar cakupan desain ER: Penghalusan skema (Schema Refinement) Desain basis data fisik (Physical Database Design) Desain aplikasi & sekuritas (Application and Security Design)

Contoh: Narasi Kebutuhan Suatu perusahaan membutuhkan sebuah basis data guna mencatat semua data pegawai, departemen, dan berbagai proyek yang ditanganinya. Penjelasan dari sebagian data yang diperoleh setelah fase analisis dan pengumpulan kebutuhan adalah seperti berikut: Perusahaan terdiri dari sejumlah departemen, yang masing-masing mempunyai sebuah nama dan nomor departemen yang unik. Setiap departemen dipimpin oleh seorang pegawai yang bertindak sebagai manajer dari departemen tersebut. Untuk ini perlu dicatat tanggal mulai kapan manajer tersebut diangkat. Sebuah departemen dapat ditempatkan di lebih dari satu lokasi. Sebuah departemen dapat mengendalikan sejumlah proyek. Setiap proyek mempunyai sebuah nomor dan nama yang unik, serta mempunyai satu lokasi tertentu. Data pegawai yang perlu dicatat berupa nama, nomor pegawai, alamat, gaji, jenis kelamin, dan tempat serta tanggal lahir. Seorang pegawai dipekerjakan di satu departemen tertentu dan dapat dilibatkan dalam lebih dari satu proyek. Perlu dicatat jumlah jam per minggu dari setiap pegawai yang terlibat dalam suatu suatu proyek. Selain itu perlu juga dicatat pegawai yang menjadi atasan langsung dari sejumlah pegawai lainnya. Untuk keperluan asuransi pegawai, maka perlu dicatat anggota keluarga dari setiap pegawai. Data yang dicatat berupa nama anggota keluarga, tanggal lahir, jenis kelamin, dan hubungan keluarga (sebagai isteri/suami atau anak).

Overview Desain Basis Data Desain konseptual: (ER Model digunakan dlm tahap ini) entities dan relationships apa yang ada dalam suatu perusahaan? Informasi apa dari entities dan relationships yang hrs disimpan dlm basis data? integrity constraints dan business rules apa saja yang hrs diberlakukan? `skema’ basis data dlm ER Model dpt disajikan dlm bentuk diagram (ER Diagram / ERD). ERD dpt dipetakan menjadi skema relasional (tabel) 2

Employees ssn name lot Dasar-dasar ER Model Entity: Objek dunia nyata yang dpt dibedakan secara unik dengan objek-objek lainnya. Sebuah entity dijelaskan (dlm DB) dengan menggunakan satu set attributes Entity Set: Sekumpulan entities yang sama. Contoh, semua mahasiswa, semua mata kuliah Semua entities dalam sebuah entity set mempunyai sekumpulan attributes yang sama (utk sementara hingga dibahas bentuk hirarki ISA !) Setiap entity mempunyai sebuah key (dpt lebih dari satu) Setiap attribute mempunyai sebuah domain (satu set nilai yang diperbolehkan untuk attribute tersebut) Setiap attribute bersifat atomic dan single-valued The slides for this text are organized into several modules. Each lecture contains about enough material for a 1.25 hour class period. (The time estimate is very approximate--it will vary with the instructor, and lectures also differ in length; so use this as a rough guideline.) This covers Lectures 1 and 2 (of 6) in Module (5). Module (1): Introduction (DBMS, Relational Model) Module (2): Storage and File Organizations (Disks, Buffering, Indexes) Module (3): Database Concepts (Relational Queries, DDL/ICs, Views and Security) Module (4): Relational Implementation (Query Evaluation, Optimization) Module (5): Database Design (ER Model, Normalization, Physical Design, Tuning) Module (6): Transaction Processing (Concurrency Control, Recovery) Module (7): Advanced Topics 3

Dasar-dasar ER Model (L/jutan) Reports_To lot name Employees super-visor ssn Dasar-dasar ER Model (L/jutan) lot dname budget did since name Works_In Departments Employees ssn subor-dinate Relationship: Asosiasi antara dua atau lebih entities. Contoh, Siti works_in Information Systems department Relationship Set: Sekumpulan relationships yang sama. Sebuah n-ary relationship set R merelasikan n entity sets E1 ... En; dimana setiap relationship dlm R melibatkan entities e1  E1, ..., en  En Entity set yang sama dpt berpartisipasi dlm sejumlah relationship sets yang berbeda, atau dlm “peran” yang berbeda dlm suatu set yang sama. 4

Jenis Relationship Binary: melibatkan 2 buah entity lot dname budget did since name Works_In Departments Employees ssn Binary: melibatkan 2 buah entity Unary: hanya melibatkan 1 entity N-ary: melibatkan lebih dari 2 buah entity (Contoh: ternary atau 3-ary) Reports_To lot name Employees super-visor ssn Qty Pname Sup# Sname Part# Price Suppliers Contact Parts Departments Dep# Dname 4

Key Constraints lot dname budget did since name Works_In Departments Employees ssn Perhatikan Works_In: seorang employee dpt bekerja di banyak departments; sebuah department dpt mempunyai banyak employees. dname budget did since lot name ssn Manages Employees Departments Sebaliknya, setiap department paling banyak mempunyai satu manager, berdasarkan key constraint pada relasi Manages. 6

Contoh: Instance dari “Works_In” Relationship Set lot dname budget did since name Works_In Departments Employees ssn 4

Kardinalitas Relationships E1 E2 E1 E2 E1 R E2 R E1 E2 E1 1 R 1 E2 E1 M R 1 E2 1-to-1 M-to-1 E1 E2 E1 E2 E1 R E2 E1 R E2 E1 M R N E2 E1 1 R M E2 1-to M M-to-N 6

Participation Constraints Apakah setiap department mempunyai seorang manager? Jika ya, hal ini menyatakan participation constraint: partisipasi dari Departments dlm Manages adalah total, sedang partisipasi Employee dlm manages adalah partial. Setiap nilai did dlm tabel Departments hrs muncul pada setiap baris dalam tabel Manages (dengan nilai non-null ssn !) lot name dname budget did since Manages Departments Employees ssn Works_In 8

Kardinalitas Relationships (+ Participation Constraints) E1 E2 E1 E2 E1 R E2 E1 R E2 0,1 0,1 E1 R E2 E1 1,M R 0,1 E2 1-to-1 M-to-1 E1 E2 E1 E2 E1 R E2 E1 R E2 0,1 1,M E1 1,M R 1,N E2 E1 R E2 1-to M M-to-N 6

Weak Entities Sebuah weak entity dpt diidentifikasi secara unik hanya dengan memperhatikan key dari entity lainnya (owner entity). Owner entity set dan weak entity set hrs berpartisipasi dlm sebuah one-to-many relationship set (one owner, many weak entities). Weak entity set hrs mempunyai partisipasi total dlm identifying relationship set. Sebuah weak entity dapat memiliki partial key (sebuah attribute yang bernilai unik dalam sebuah owner entity-nya, tapi dapat bernilai sama pada owner entity yang berbeda) name cost ssn pname lot age Employees Policy Dependents 10

ISA (`is a’) Hierarchies name ISA (`is a’) Hierarchies ssn lot Employees Seperti dlm C++, Java, atau PL lainnya, attributes dpt diwariskan (inherited). Jika dideklarasi “A ISA B”, maka setiap entity A juga termasuk dlm entity B. hourly_wages hours_worked ISA contractid Hourly_Emps Contract_Emps Overlap constraints: Dapatkah Ali menjadi seorang Hourly_Emps dan sekaligus juga sebagai seorang Contract_Emps entity? (Allowed/disallowed) Covering constraints: Apakah setiap Employees entity hrs juga menjadi seorang Hourly_Emps atau seorang Contract_Emps entity? (Yes/no) Alasan pengunaan ISA: Utk menambah “descriptive attributes” yang berlaku secara spesifik utk sebuah subclass tertentu. Utk mengidentifikasi subset nilai entitities yang diperlukan untuk berpartisipasi dlm sebuah relationship. 12

name Aggregation ssn lot Employees Digunakan bilamana hrs memodelkan sebuah relationship yang melibatkan entitity sets dan relationship set. Aggregation Memungkinkan utk memperlakukan sebuah relationship set sbg sebuah entity set utk tujuan partisipasi dlm sejumlah relationships (lainnya). Monitors until started_on since dname pid pbudget did budget Projects Sponsors Departments Monitors adalah sebuah relationship, dengan sebuah descriptive attribute. Dpt juga dikatakan bhw setiap sponsorship dimonitor oleh paling sedikit seorang employee. 2

Aggregation (L/jutan) Aggregation  Ternary Relationship name ssn lot name Employees ssn lot Employees Monitors until started_on dname started_on since pid pbudget did budget dname pid pbudget did budget Projects Monitors Departments Projects Sponsors Departments until since 2

Desain Konseptual Menggunakan ER Model Pilihan-pilihan desain: Apakah sebuah konsep hrs dimodelkan sbg sebuah entity atau sebuah attribute ? Apakah sebuah konsep hrs dimodelkan sbg sebuah entity atau sebuah relationship ? Identifying relationship: Binary atau Ternary ? atau Aggregation? Constraints dalam ER Model: Sebanyak mungkin semantik dari data dituangkan dalam ERD Tetapi mungkin beberapa “constraints” tidak dapat digambarkan dalam ERD 3

Entity v.s. Attribute Contoh, apakah address hrs dimodelkan sbg attribute dari entity Employee atau sbg sebuah entity (yang dihubungkan ke entity Employee oleh sebuah relationship) ? Jawab: bergantung pada penggunaan informasi address yang diinginkan, dan juga semantik dari data, maka salah satu dari alternatif berikut dapat digunakan: Jika utk setiap Employee diperbolehkan memiliki sejumlah addresses, maka address hrs dimodelkan sbg sebuah entity, karena sebuah attribute tidak boleh memiliki banyak nilai (multi-valued) Jika struktur (city, street, dll.) dianggap penting, misalnya diinginkan utk mencari (retrieve) data employee berdasarkan nama city, maka address hrs dimodelkan sebagai sebuah entity (karena nilai-nilai dari attribute harus atomic) Next lecture, 10/9/04. PR: Studi Kasus, 2.2 dan 2.6.

Entity v.s. Attribute (L/jutan) Works_In4 tidak membolehkan seorang “employee” utk bekerja di sebuah “department” utk dua periode atau lebih name Employees ssn lot Works_In4 from to dname budget did Departments Namun, jika diinginkan utk mencatat beberapa nilai dari sebuah “descriptive attribute” utk setiap nilai dari sebuah relationship, maka sebuah entity baru Duration dapat didefinisikan name Departments ssn lot Employees Works_In4 Duration from to dname budget did 5

Entity v.s. Relationship ERD pertama OK, jika seorang manager diberikan kebijakan utk menen- tukan budget (dbudget) yang terpisah utk setiap department yang dipimpinnya Bgm jika seorang manager diberikan kebijakan utk menentukan budget yang meliputi semua dept yang dipimpinnya? Redundancy: dbudget yang disimpan utk setiap dept yang dikelola oleh seorang manager. Misleading: menganjurkan dbudget utk diasosiasikan dengan kombinasi department-mgr since dbudget name dname ssn lot did Employees Manages2 Departments ERD kedua ini mengatasi persoalan ! name ssn lot since dname Employees did Manages2 Departments ISA Managers dbudget 6

Binary v.s. Ternary Relationships name Employees ssn lot Jika setiap “policy” hanya dimiliki oleh 1 employee, dan setiap dependent dikaitkan dengan policy tsb, maka ERD petama kurang akurat! ERD kedua lebih baik. Constraints tambahan apa yang terdapat dalam ERD kedua? pname age Covers Dependents Bad design Policies policyid cost name Employees ssn lot pname age Dependents Purchaser Beneficiary Better design policyid cost Policies 7

Binary vs. Ternary Relationships (L/jutan) Contoh sebelumnya mengilustrasikan sebuah kasus dimana dua buah binary relationships adalah lebih baik daripada sebuah ternary relationship Sebuah contoh utk kasus sebaliknya: sebuah relasi ternary Contracts merelasikan entity sets Parts (P), Departments (D) dan Suppliers (S), dan mempunyai attribut deskriptif qty. Tidak ada kombinasi binary relationships yang pas utk menggantikannya: S “dpt-menyuplai” P, D “memerlukan” P, dan D “berbisnis” denan S  tdk mengimplikasikan bahwa D telah menyepakati utk membeli P dari S. Bagaimana attribut deskriptif qty hrs dicatat dalam ERD? 9

Bahan Diskusi #1: PERAWAT BANGSAL FUNGSI Pnama Pid Bnama Bid Fnama Fid Bekerja Disertifikasi Menjamin Sebuah fungsi F1 dimana tidak ada perawat yang tersertifikasi untuk fungsi tersebut, dijamin oleh beberapa bangsal (Ya/Tidak?) Sorang perawat yang disertifikasi untuk dua fungsi F1 dan F2 bekerja pada sebuah bangsal yang menjamin tidak ada fungsi yang menjadi tanggung jawab bangsal tersebut (Ya/Tidak?) Seorang perawat yang disertifikasi untuk fungsi F1 bekerja untuk sebuah bangsal yang hanya menjamin fungsi F3 dan F4 (Ya/Tidak?) Seorang perawat tidak memiliki sertifikasi, walaupun ia bekerja pada bangsal B1 (Ya/Tidak?) Seorang perawat dengan Pid P1 disertifikasi hanya untuk fungsi-fungsi F1 dan F2, dan tidak satupun bangsal yang ada menjamin fungsi-fungsi tersebut (Ya/Tidak?) 9

Bahan Diskusi #2: Dengan menggunakan notasi yang dibahas dalam kuliah, gambarkan Diagram ER untuk kasus kecil berikut yang berkaitan dengan sebagian kecil basis data perusahaan manufaktur. Basis data berisikan informasi mengenai pegawai, pabrik, dan produk. Setiap pegawai mempunyai nomor pegawai (NPeg), nama dan gaji. Seorang pegawai diidentifikasi secara unik berdasarkan NPeg. Setiap pabrik mempunyai sebuah nomor ID, nama dan bujet. Nomor ID mengidentifikasi sebuah pabrik dengan unik. 9

Bahan Diskusi #2 (Lanjutan): Setiap produk juga mempunyai ID dan nama. Nomor ID mengidentifikasi sebuah produk secara unik. Setiap pegawai (bawahan) harus melaporkan paling banyak ke seorang pegawai lain (sebagai atasan langsung). Setiap pegawai boleh bekerja paling sedikit di satu pabrik. Setiap produk dipabrikasi di tepat satu pabrik. Setiap produk dapat merupakan komponen dari beberapa produk lainnya. 9

Bahan Diskusi #3: Dalam suatu instansi yang melakukan registrasi kendaraan bermotor perlu dicatat kendaraan-kendaraan yang terdaftar (Registered-Vehicle) dan pemilik dari setiap kendaraan yang didaftarkan (Owner). Jenis kendaraan yang didaftarkan dapat berupa mobil (Car) atau truk (Truck). Setiap objek dari kendaraan dicatat nomor identifikasi (vehicle-id) yang unik untuk setiap kendaraan, model kendaraan (model), negara pembuatnya (make), dan tahun pembuatannya (year). Khusus untuk kendaraan jenis mobil perlu dicatat tambahan informasi berupa tipe mobil (style), sedang untuk jenis kendaraan truk tambahan informasi yang perlu dicatat berupa berat kendaraan (tonnage). Bilaman suatu objek kendaraan telah didaftarkan, maka kendaraan tersebut akan diberi identitas berupa nomor plat kendaraan (license plate number) yang unik untuk setiap kendaraan. 9

Bahan Diskusi #3 (Lanjutan): Pemilik dari kendaraan dapat terdiri dari pemilik pribadi (Person), instansi pemerintah (Government), atau suatu perusahaan (Company). Untuk pemilik pribadi identitas yang perlu dicatat berupa nomor kartu penduduk yang unik dari orang yang menjadi pemilik (SSN), nama (name), alamat (adrress), dan nomor lisensi mengemudi (driver license number) yang juga unik untuk setiap orang. Untuk pemilik instansi pemerintah perlu dicatat nama instansi (gname) yang unik untuk setiap instansi dan alamat dari instansi (gaddress). Sedang untuk pemilik perusahaan perlu dicatat nama perusahaan (cname) dan alamatnya (caddress). 9

Bahan Diskusi #3 (Lanjutan): Untuk mengetahui suatu kendaraan pernah dimiliki oleh siapa dan juga untuk mengetahui seorang pemilik pernah memiliki kendaraan apa saja, maka perlu dicatat data yang berkaitan dengan korespondensi antara pemilik kendaraan dan kendaraan-kendaraan yang pernah dimilikinya. Informasi tambahan yang perlu dicatat bilamana seorang pemilik telah mendaftarkan kendaraannya adalah tanggal kapan kendaraan itu dibeli (purchase date) 9

Akhir Bab 2