Reka Bentuk Pangkalan Data Hubungan

2.2 Reka Bentuk Pangkalan Data Hubungan
SAINS KOMPUTER • Tingkatan 4 • Bab 2: Pangkalan Data

2.2 Reka Bentuk Pangkalan Data Hubungan

Pangkalan data hubungan direka bentuk untuk menyimpan data secara tersusun serta mengatasi masalah kelewahan data dan ketidaktekalan data. Apabila jadual asal mengandungi terlalu banyak lajur atribut yang mengulang nilai rekod yang sama, jadual tersebut perlu dipecahkan kepada beberapa jadual hubungan yang lebih kecil melalui kaedah penormalan tanpa menjejaskan integriti data hubungan.

Objektif Pembelajaran

  • Menentukan kunci primer dan/atau kunci asing yang sesuai bagi setiap entiti.
  • Menghasilkan gambar rajah perhubungan entiti (ERD) untuk memodelkan data hubungan.
  • Mereka bentuk pangkalan data hubungan dengan menukar ERD ke skema hubungan.
  • Menjelaskan konsep kebergantungan fungsi sepenuh, kebergantungan fungsi separa dan kebergantungan fungsi transitif.
  • Melaksanakan proses penormalan data sehingga 3NF terhadap skema hubungan.

Peringkat Proses Penormalan (0NF ke 3NF)

Alur pemecahan jadual dan penghapusan anomali kebergantungan secara berperingkat.

Carta Alir Proses Penormalan

Peringkat Proses Penormalan Carta alir menegak yang menunjukkan empat peringkat penormalan. Bermula dengan 0NF, kemudian anak panah ke bawah kepada 1NF dengan tindakan menjadikan lajur atomik dan menentukan kunci primer. Seterusnya anak panah ke bawah kepada 2NF dengan tindakan menghapuskan kebergantungan fungsi separa. Akhirnya anak panah ke bawah kepada 3NF dengan tindakan menghapuskan kebergantungan fungsi transitif. 0NF 1NF 2NF 3NF Jadikan lajur atomik Tentukan kunci primer Hapuskan kebergantungan fungsi separa Hapuskan kebergantungan fungsi transitif

Setiap peringkat menyingkirkan satu jenis anomali kebergantungan.

Penerangan Ringkas

Kunci primer, kunci asing, ERD, skema hubungan, kebergantungan fungsi dan penormalan sehingga 3NF.

2.2.1 Kunci Primer dan Kunci Asing

Kunci Primer

Kunci primer ialah atribut (atau gabungan beberapa atribut) dengan nilai yang unik untuk mewakili setiap baris rekod dalam jadual.

Ciri-ciri: nilai unik, tidak boleh kosong (null), tidak berulang, dan nilai tetap tidak berubah.

Kepentingan: memastikan rekod tidak bertindih, memberikan identiti unik, mengelakkan pertindihan data, menjimatkan ruang storan, dan memudahkan carian rekod.

Kunci Asing

Kunci asing ialah atribut yang mengandungi nilai kunci primer daripada jadual sasaran untuk menghasilkan hubungan antara dua jadual.

Kunci asing boleh menerima nilai kosong (null). Sebuah jadual boleh mengandungi banyak kunci asing, manakala kunci primer hanya satu sahaja bagi setiap jadual.

2.2.2 Gambar Rajah Perhubungan Entiti (ERD)

ERD ialah teknik grafik untuk memodelkan data pada tahap konsep tanpa terikat kepada mana-mana Sistem Pengurusan Pangkalan Data (DBMS).

Komponen Asas ERD
KomponenSimbolPenerangan
EntitiSegi empat tepatSesuatu yang mempunyai data untuk disimpan, dilabel dengan kata nama.
HubunganRombusPerkaitan antara dua entiti, dilabel dengan kata kerja.
AtributElipsCiri atau sifat entiti.

Kekardinalan menunjukkan kuantiti entiti-entiti dalam perhubungan:

  • \(1:1\) (satu-ke-satu) — Seorang warganegara mempunyai satu kad pengenalan sahaja.
  • \(1:M\) (satu-ke-banyak) — Seorang murid boleh menyertai lebih daripada satu kelab di sekolah.
  • \(M:N\) (banyak-ke-banyak) — Banyak pelanggan pasar raya membeli pelbagai jenis barangan.
Kenal pasti data yang diperlukan oleh sistem.
Kenal pasti kumpulan bagi data yang berkait secara logikal (entiti).
Kenal pasti perkaitan antara dua entiti bagi semua entiti.

2.2.3 Mereka Bentuk Pangkalan Data Hubungan

Pertimbangan reka bentuk: mengandungi data yang lengkap dan diperlukan sahaja; memudahkan penyimpanan, pencarian dan pengemaskinian; menggunakan model data hubungan yang sesuai.

Format penyataan set hubungan:

Penyataan Teks

NAMA ENTITI(Atribut 1<KP>, Atribut 2, ... Atribut N)

Kunci primer ditanda <KP> dan kunci asing ditanda <KA>.

Perwakilan Grafik

Jadual satu-baris dengan nama entiti di atas baris jadual dan nama-nama atribut di dalam lajur yang ditandakan <KP> atau <KA>.

2.2.4 Kebergantungan Fungsi

Sepenuh

Atribut-atribut bergantung sepenuhnya kepada kesemua atribut kunci primer gabungan dalam jadual.

Contoh: Tarikh Hantar bergantung kepada kedua-dua Kod Buku dan ID Murid.

Separa

Atribut bukan-kunci bergantung kepada salah satu daripada atribut kunci primer dalam jadual yang mempunyai kunci komposit.

Contoh: Nama Buku bergantung kepada Kod Buku sahaja, bukan ID Murid.

Transitif

Atribut bukan-kunci bergantung kepada atribut biasa (bukan kunci) yang lain dalam jadual.

Contoh: Nama Murid bergantung kepada No Telefon Bimbit.

2.2.5 Proses Penormalan Data Sehingga 3NF

Peringkat Penormalan
BentukObjektifTindakan
0NFMengandungi data lewah, lajur tidak atomik, dan banyak perulangan data.—
1NFMemastikan semua atribut adalah atomik dan mengenal pasti kunci primer jadual.Jadikan lajur atomik; tentukan kunci primer.
2NFMenghapuskan kebergantungan fungsi separa.Pisahkan atribut yang bergantung kepada sebahagian kunci primer menjadi jadual baharu.
3NFMenghapuskan kebergantungan fungsi transitif.Asingkan atribut yang terlibat dalam kebergantungan transitif kepada jadual hubungan baharu.

Cuba Jawab Dulu

Cuba jawab sendiri dahulu, kemudian tekan butang untuk menyemak.

Apakah perbezaan utama dari segi nilai kosong (null) antara kunci primer dan kunci asing?

Kunci primer tidak dibenarkan sama sekali menerima nilai kosong (null), manakala kunci asing dibenarkan menerima nilai kosong (null).

Nyatakan simbol bagi entiti, atribut, dan hubungan dalam Gambar Rajah Perhubungan Entiti (ERD).

Simbol entiti ialah segi empat tepat, simbol hubungan ialah rombus, dan simbol atribut ialah elips.

Apakah masalah yang dihapuskan semasa proses penukaran skema hubungan daripada 1NF kepada 2NF?

Kebergantungan fungsi separa.

Kesalahan Biasa

  • Menganggap bahawa sesuatu jadual boleh mempunyai lebih daripada satu kunci primer. Hanya ada satu kunci primer bagi sesebuah jadual, walaupun ia boleh terdiri daripada kunci komposit / gabungan atribut.
  • Menganggap kunci asing tidak boleh mengandungi nilai null atau nilai berulang. Kunci asing boleh mengandungi nilai berulang dan nilai kosong.
  • Tertukar simbol ERD: menggunakan elips untuk entiti dan segi empat tepat untuk atribut.
  • Menganggap proses mencapai 2NF menghapuskan kebergantungan transitif. 2NF menghapuskan kebergantungan separa, manakala kebergantungan transitif hanya dihapuskan dalam 3NF.

Salah Faham Konsep

Salah Faham

Penormalan bermaksud menggabungkan semua jadual menjadi satu jadual besar yang lengkap.

Fakta Betul

Penormalan sebenarnya memecahkan jadual yang besar dan lewah kepada beberapa jadual hubungan yang lebih kecil untuk mengurangkan lewahan data dan memelihara integriti data.

Salah Faham

Nilai nama orang sesuai dijadikan kunci primer kerana setiap orang ada nama.

Fakta Betul

Nama murid atau orang kurang sesuai dijadikan kunci primer kerana berkemungkinan besar wujud individu lain yang mempunyai nama yang sama (berulang).

Ringkasan

  • Reka bentuk pangkalan data hubungan melibatkan pemodelan data berasaskan ERD (entiti, hubungan, atribut, dan kekardinalan \(1:1\), \(1:M\), \(M:N\)) serta penukaran kepada skema hubungan bertanda <KP> dan <KA>.
  • Kunci primer ialah atribut unik yang mewakili setiap baris rekod secara tunggal dan tidak boleh bernilai null.
  • Kunci asing ialah atribut dalam sesuatu jadual yang merupakan kunci primer bagi jadual sasaran untuk menghubungkan kedua-dua jadual.
  • Melalui proses penormalan (0NF \(\rightarrow\) 1NF \(\rightarrow\) 2NF \(\rightarrow\) 3NF), kebergantungan fungsi separa dan transitif disingkirkan secara berperingkat untuk memastikan integriti data terpelihara dan ruang storan dijimatkan.

Aktiviti Ringkas

A. Kuiz Objektif

1 Antara ciri berikut, yang manakah BENAR mengenai kunci primer?

2 Kebergantungan yang wujud apabila sesuatu atribut bukan-kunci bergantung kepada atribut bukan-kunci yang lain dipanggil...

B. Isi Tempat Kosong

3 Simbol grafik yang digunakan untuk mewakili perkaitan atau hubungan dalam ERD ialah bentuk .

4 Objektif utama proses penukaran skema hubungan dari tahap 1NF kepada 2NF adalah untuk menghapuskan kebergantungan fungsi .

C. Padankan Bentuk Normal dengan Syarat / Objektif

Seret bentuk normal ke penerangan yang betul. Jika menggunakan telefon, tekan pilihan jawapan dahulu, kemudian tekan kotak padanan.

Bentuk Normal
0NF
1NF
2NF
3NF
Syarat / Objektif
1 Jadual mengandungi data tidak atomik dan banyak duplikasi nilai atribut.
2 Semua lajur adalah atomik dan kunci primer telah dikenal pasti.
3 Tiada kebergantungan fungsi separa dalam jadual hubungan.
4 Tiada kebergantungan fungsi separa mahupun kebergantungan transitif.
 

Kata Kunci

Kunci Primer (<KP>) Kunci Asing (<KA>) Gambar Rajah Perhubungan Entiti (ERD) Kekardinalan Penormalan Kebergantungan Fungsi Sepenuh Kebergantungan Fungsi Separa Kebergantungan Fungsi Transitif

Reka Bentuk Pangkalan Data Hubungan

2.2 Reka Bentuk Pangkalan Data Hubungan
SAINS KOMPUTER • Tingkatan 4 • Bab 2: Pangkalan Data

2.2 Reka Bentuk Pangkalan Data Hubungan

Pangkalan data hubungan direka bentuk untuk menyimpan data secara tersusun serta mengatasi masalah kelewahan data dan ketidaktekalan data. Apabila jadual asal mengandungi terlalu banyak lajur atribut yang mengulang nilai rekod yang sama, jadual tersebut perlu dipecahkan kepada beberapa jadual hubungan yang lebih kecil melalui kaedah penormalan tanpa menjejaskan integriti data hubungan.

Objektif Pembelajaran

  • Menentukan kunci primer dan/atau kunci asing yang sesuai bagi setiap entiti.
  • Menghasilkan gambar rajah perhubungan entiti (ERD) untuk memodelkan data hubungan.
  • Mereka bentuk pangkalan data hubungan dengan menukar ERD ke skema hubungan.
  • Menjelaskan konsep kebergantungan fungsi sepenuh, kebergantungan fungsi separa dan kebergantungan fungsi transitif.
  • Melaksanakan proses penormalan data sehingga 3NF terhadap skema hubungan.

Peringkat Proses Penormalan (0NF ke 3NF)

Alur pemecahan jadual dan penghapusan anomali kebergantungan secara berperingkat.

Carta Alir Proses Penormalan

Peringkat Proses Penormalan Carta alir menegak yang menunjukkan empat peringkat penormalan. Bermula dengan 0NF, kemudian anak panah ke bawah kepada 1NF dengan tindakan menjadikan lajur atomik dan menentukan kunci primer. Seterusnya anak panah ke bawah kepada 2NF dengan tindakan menghapuskan kebergantungan fungsi separa. Akhirnya anak panah ke bawah kepada 3NF dengan tindakan menghapuskan kebergantungan fungsi transitif. 0NF 1NF 2NF 3NF Jadikan lajur atomik Tentukan kunci primer Hapuskan kebergantungan fungsi separa Hapuskan kebergantungan fungsi transitif

Setiap peringkat menyingkirkan satu jenis anomali kebergantungan.

Penerangan Ringkas

Kunci primer, kunci asing, ERD, skema hubungan, kebergantungan fungsi dan penormalan sehingga 3NF.

2.2.1 Kunci Primer dan Kunci Asing

Kunci Primer

Kunci primer ialah atribut (atau gabungan beberapa atribut) dengan nilai yang unik untuk mewakili setiap baris rekod dalam jadual.

Ciri-ciri: nilai unik, tidak boleh kosong (null), tidak berulang, dan nilai tetap tidak berubah.

Kepentingan: memastikan rekod tidak bertindih, memberikan identiti unik, mengelakkan pertindihan data, menjimatkan ruang storan, dan memudahkan carian rekod.

Kunci Asing

Kunci asing ialah atribut yang mengandungi nilai kunci primer daripada jadual sasaran untuk menghasilkan hubungan antara dua jadual.

Kunci asing boleh menerima nilai kosong (null). Sebuah jadual boleh mengandungi banyak kunci asing, manakala kunci primer hanya satu sahaja bagi setiap jadual.

2.2.2 Gambar Rajah Perhubungan Entiti (ERD)

ERD ialah teknik grafik untuk memodelkan data pada tahap konsep tanpa terikat kepada mana-mana Sistem Pengurusan Pangkalan Data (DBMS).

Komponen Asas ERD
KomponenSimbolPenerangan
EntitiSegi empat tepatSesuatu yang mempunyai data untuk disimpan, dilabel dengan kata nama.
HubunganRombusPerkaitan antara dua entiti, dilabel dengan kata kerja.
AtributElipsCiri atau sifat entiti.

Kekardinalan menunjukkan kuantiti entiti-entiti dalam perhubungan:

  • \(1:1\) (satu-ke-satu) — Seorang warganegara mempunyai satu kad pengenalan sahaja.
  • \(1:M\) (satu-ke-banyak) — Seorang murid boleh menyertai lebih daripada satu kelab di sekolah.
  • \(M:N\) (banyak-ke-banyak) — Banyak pelanggan pasar raya membeli pelbagai jenis barangan.
Kenal pasti data yang diperlukan oleh sistem.
Kenal pasti kumpulan bagi data yang berkait secara logikal (entiti).
Kenal pasti perkaitan antara dua entiti bagi semua entiti.

2.2.3 Mereka Bentuk Pangkalan Data Hubungan

Pertimbangan reka bentuk: mengandungi data yang lengkap dan diperlukan sahaja; memudahkan penyimpanan, pencarian dan pengemaskinian; menggunakan model data hubungan yang sesuai.

Format penyataan set hubungan:

Penyataan Teks

NAMA ENTITI(Atribut 1<KP>, Atribut 2, ... Atribut N)

Kunci primer ditanda <KP> dan kunci asing ditanda <KA>.

Perwakilan Grafik

Jadual satu-baris dengan nama entiti di atas baris jadual dan nama-nama atribut di dalam lajur yang ditandakan <KP> atau <KA>.

2.2.4 Kebergantungan Fungsi

Sepenuh

Atribut-atribut bergantung sepenuhnya kepada kesemua atribut kunci primer gabungan dalam jadual.

Contoh: Tarikh Hantar bergantung kepada kedua-dua Kod Buku dan ID Murid.

Separa

Atribut bukan-kunci bergantung kepada salah satu daripada atribut kunci primer dalam jadual yang mempunyai kunci komposit.

Contoh: Nama Buku bergantung kepada Kod Buku sahaja, bukan ID Murid.

Transitif

Atribut bukan-kunci bergantung kepada atribut biasa (bukan kunci) yang lain dalam jadual.

Contoh: Nama Murid bergantung kepada No Telefon Bimbit.

2.2.5 Proses Penormalan Data Sehingga 3NF

Peringkat Penormalan
BentukObjektifTindakan
0NFMengandungi data lewah, lajur tidak atomik, dan banyak perulangan data.—
1NFMemastikan semua atribut adalah atomik dan mengenal pasti kunci primer jadual.Jadikan lajur atomik; tentukan kunci primer.
2NFMenghapuskan kebergantungan fungsi separa.Pisahkan atribut yang bergantung kepada sebahagian kunci primer menjadi jadual baharu.
3NFMenghapuskan kebergantungan fungsi transitif.Asingkan atribut yang terlibat dalam kebergantungan transitif kepada jadual hubungan baharu.

Cuba Jawab Dulu

Cuba jawab sendiri dahulu, kemudian tekan butang untuk menyemak.

Apakah perbezaan utama dari segi nilai kosong (null) antara kunci primer dan kunci asing?

Kunci primer tidak dibenarkan sama sekali menerima nilai kosong (null), manakala kunci asing dibenarkan menerima nilai kosong (null).

Nyatakan simbol bagi entiti, atribut, dan hubungan dalam Gambar Rajah Perhubungan Entiti (ERD).

Simbol entiti ialah segi empat tepat, simbol hubungan ialah rombus, dan simbol atribut ialah elips.

Apakah masalah yang dihapuskan semasa proses penukaran skema hubungan daripada 1NF kepada 2NF?

Kebergantungan fungsi separa.

Kesalahan Biasa

  • Menganggap bahawa sesuatu jadual boleh mempunyai lebih daripada satu kunci primer. Hanya ada satu kunci primer bagi sesebuah jadual, walaupun ia boleh terdiri daripada kunci komposit / gabungan atribut.
  • Menganggap kunci asing tidak boleh mengandungi nilai null atau nilai berulang. Kunci asing boleh mengandungi nilai berulang dan nilai kosong.
  • Tertukar simbol ERD: menggunakan elips untuk entiti dan segi empat tepat untuk atribut.
  • Menganggap proses mencapai 2NF menghapuskan kebergantungan transitif. 2NF menghapuskan kebergantungan separa, manakala kebergantungan transitif hanya dihapuskan dalam 3NF.

Salah Faham Konsep

Salah Faham

Penormalan bermaksud menggabungkan semua jadual menjadi satu jadual besar yang lengkap.

Fakta Betul

Penormalan sebenarnya memecahkan jadual yang besar dan lewah kepada beberapa jadual hubungan yang lebih kecil untuk mengurangkan lewahan data dan memelihara integriti data.

Salah Faham

Nilai nama orang sesuai dijadikan kunci primer kerana setiap orang ada nama.

Fakta Betul

Nama murid atau orang kurang sesuai dijadikan kunci primer kerana berkemungkinan besar wujud individu lain yang mempunyai nama yang sama (berulang).

Ringkasan

  • Reka bentuk pangkalan data hubungan melibatkan pemodelan data berasaskan ERD (entiti, hubungan, atribut, dan kekardinalan \(1:1\), \(1:M\), \(M:N\)) serta penukaran kepada skema hubungan bertanda <KP> dan <KA>.
  • Kunci primer ialah atribut unik yang mewakili setiap baris rekod secara tunggal dan tidak boleh bernilai null.
  • Kunci asing ialah atribut dalam sesuatu jadual yang merupakan kunci primer bagi jadual sasaran untuk menghubungkan kedua-dua jadual.
  • Melalui proses penormalan (0NF \(\rightarrow\) 1NF \(\rightarrow\) 2NF \(\rightarrow\) 3NF), kebergantungan fungsi separa dan transitif disingkirkan secara berperingkat untuk memastikan integriti data terpelihara dan ruang storan dijimatkan.

Aktiviti Ringkas

A. Kuiz Objektif

1 Antara ciri berikut, yang manakah BENAR mengenai kunci primer?

2 Kebergantungan yang wujud apabila sesuatu atribut bukan-kunci bergantung kepada atribut bukan-kunci yang lain dipanggil...

B. Isi Tempat Kosong

3 Simbol grafik yang digunakan untuk mewakili perkaitan atau hubungan dalam ERD ialah bentuk .

4 Objektif utama proses penukaran skema hubungan dari tahap 1NF kepada 2NF adalah untuk menghapuskan kebergantungan fungsi .

C. Padankan Bentuk Normal dengan Syarat / Objektif

Seret bentuk normal ke penerangan yang betul. Jika menggunakan telefon, tekan pilihan jawapan dahulu, kemudian tekan kotak padanan.

Bentuk Normal
0NF
1NF
2NF
3NF
Syarat / Objektif
1 Jadual mengandungi data tidak atomik dan banyak duplikasi nilai atribut.
2 Semua lajur adalah atomik dan kunci primer telah dikenal pasti.
3 Tiada kebergantungan fungsi separa dalam jadual hubungan.
4 Tiada kebergantungan fungsi separa mahupun kebergantungan transitif.
 

Kata Kunci

Kunci Primer (<KP>) Kunci Asing (<KA>) Gambar Rajah Perhubungan Entiti (ERD) Kekardinalan Penormalan Kebergantungan Fungsi Sepenuh Kebergantungan Fungsi Separa Kebergantungan Fungsi Transitif