شرح 7 أنواع من المفاتيح في نظم إدارة قواعد البيانات

ما هي المفاتيح في نظم إدارة قواعد البيانات؟

المفتاح في DBMS هو سمة أو مجموعة من السمات التي تساعد على تحديد مجموعة (أو صف) بشكل فريد في علاقة (أو جدول). تُستخدم المفاتيح أيضًا لإنشاء علاقات بين الجداول والأعمدة المختلفة لقاعدة بيانات علائقية. تسمى القيم الفردية في المفتاح القيم الأساسية.

ستغطي هذه المدونة كل ما تحتاج لمعرفته حول المفاتيح في DBMS وإغلاق السمة ابحث عن مفتاح أي علاقة (جدول). التزم بنهاية المقالة لبعض أسئلة GATE الهامة حول المفاتيح في DBMS.

لماذا المفاتيح مطلوبة؟

يتم استخدام المفتاح في تعريفات أنواع مختلفة من قيود التكامل. يمثل الجدول الموجود في قاعدة البيانات مجموعة من السجلات أو الأحداث لعلاقة معينة. الآن يمكن أن يكون هناك الآلاف والآلاف من هذه السجلات ، وبعضها قد يكون مكررًا.

يجب أن تكون هناك طريقة لتعريف كل سجل بشكل منفصل وفريد ​​، أي عدم وجود نسخ مكررة. تتيح لنا المفاتيح التحرر من هذه المتاعب.

دعونا نأخذ مثالًا واقعيًا لقاعدة بيانات كل طالب يدرس في كلية هندسة.

ما هي صفة الطالب التي تعتقد أنها ستحدد كل واحد منهم بشكل فريد؟ يمكنك الرجوع إلى الطالب باستخدام اسمه والقسم والسنة والقسم. أو يمكنك فقط ذكر رقم السجل الجامعي للطالب ، ويمكنك الحصول على جميع التفاصيل الأخرى من ذلك.

يمكن أن يكون المفتاح إما مجموعة من أكثر من سمة (أو أعمدة) أو سمة واحدة فقط. الدافع الرئيسي لذلك هو إعطاء كل سجل هوية فريدة .

اقرأ أيضًا: DBMS vs RDBMS

أنواع المفاتيح في نظم إدارة قواعد البيانات

هناك سبعة أنواع من المفاتيح في نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS):

1. المفتاح الأساسي
2. مفتاح مرشح
3. سوبر كي
4. مفتاح غريب
5. مفتاح مركب
6. مفتاح بديل
7. مفتاح فريد

دعونا نلقي نظرة على كل منهم على حدة.

1. المفتاح الأساسي

المفتاح الأساسي هو عمود في الجدول أو مجموعة من الأعمدة التي تساعد في تحديد كل سجل موجود في هذا الجدول بشكل فريد. يمكن أن يكون هناك مفتاح أساسي واحد فقط في الجدول. أيضًا ، لا يمكن أن يحتوي المفتاح الأساسي على نفس القيم المكررة لأي صف. يجب أن تكون كل قيمة من قيم المفتاح الأساسي مختلفة بدون تكرار.

لن يسمح القيد الأساسي (PK) الموضوع على عمود أو مجموعة من الأعمدة بالحصول على أي قيم فارغة أو أي تكرارات. يمكن أن يحتوي جدول واحد على قيد مفتاح أساسي واحد فقط. لا يمكن تغيير أي قيمة في المفتاح الأساسي بواسطة أي مفاتيح خارجية (موضحة أدناه) تشير إليها.

2. مفتاح السوبر

Super Key هي مجموعة من جميع المفاتيح التي تساعد في تحديد الصفوف في الجدول بشكل فريد. هذا يعني أن كل تلك الأعمدة في الجدول غير القادرة على تحديد الأعمدة الأخرى لهذا الجدول بشكل فريد ستعتبر جميعها مفاتيح فائقة.

Super Key هو مجموعة شاملة لمفتاح مرشح (موضح أدناه). يتم اختيار المفتاح الأساسي للجدول من مجموعة المفاتيح الفائقة لتكون سمة هوية الجدول.

3. مفتاح المرشح

مفاتيح المرشح هي تلك السمات التي تحدد صفوف الجدول بشكل فريد. يتم تحديد المفتاح الأساسي للجدول من أحد المفاتيح المرشحة. لذلك ، فإن المفاتيح المرشحة لها نفس خصائص المفاتيح الأساسية الموضحة أعلاه. يمكن أن يكون هناك أكثر من مفتاح مرشح واحد في الجدول.

4. مفتاح بديل

كما هو مذكور أعلاه ، يمكن أن يحتوي الجدول على خيارات متعددة لمفتاح أساسي ؛ ومع ذلك ، يمكنه اختيار واحد فقط. لذلك ، فإن جميع المفاتيح التي لم تصبح المفتاح الأساسي تسمى مفاتيح بديلة.

5. مفتاح خارجي

يستخدم المفتاح الخارجي لتأسيس العلاقات بين جدولين. سيتطلب المفتاح الخارجي كل قيمة في عمود أو مجموعة من الأعمدة لمطابقة المفتاح الأساسي للجدول المرجعي. تساعد المفاتيح الخارجية في الحفاظ على تكامل البيانات والمرجعية.

6. مفتاح مركب

المفتاح المركب عبارة عن مجموعة من سمتين أو أكثر تساعد في تحديد كل مجموعة في الجدول بشكل فريد. قد لا تكون السمات في المجموعة فريدة عند النظر إليها بشكل منفصل. ومع ذلك ، عند أخذها معًا ، ستضمن التفرد.

7. مفتاح فريد

المفتاح الفريد عبارة عن عمود أو مجموعة من الأعمدة التي تعرّف بشكل فريد كل سجل في جدول. يجب أن تكون جميع القيم فريدة في هذا المفتاح. يختلف المفتاح الفريد عن المفتاح الأساسي لأنه يمكن أن يحتوي على قيمة فارغة واحدة فقط ، بينما لا يمكن أن يحتوي المفتاح الأساسي على أي قيم فارغة.

التبعيات الوظيفية

الآن بعد أن عرفنا نوعًا مختلفًا من المفاتيح في DBMS ، دعنا نرى كيفية تحديدها عند إعطاء جدول من قاعدة بيانات. لهذا ، نستخدم مفهوم التبعيات الوظيفية.

التبعية الوظيفية (FD) هي قيد بين مجموعتين من السمات. هذا القيد لأي مجموعتين t1 و t2 في r إذا كانت t1 [X] = t2 [X] ، فإن لديهم t1 [Y] = t2 [Y]. هذا يعني أن قيمة المكون X في المجموعة تحدد بشكل فريد قيمة المكون Y.

يتم الإشارة إلى FD كـ X؟ Y (يُقرأ على أنه "Y يعتمد وظيفيًا على X"). يسمى الجانب الأيسر المحدد ، والجانب الأيمن يسمى التابع.

إغلاق مجموعة من السمات

الإغلاق هو مجموعة من جميع FDs الممكنة المشتقة من مجموعة معينة من FDs. يشار إليها أيضًا باسم مجموعة كاملة من FDs. إذا تم استخدام F للتبرع بمجموعة FDs للعلاقة R ، فسيتم الإشارة إلى إغلاق مجموعة FDs التي تتضمنها F بواسطة F + .

سنقوم الآن بتعريف إغلاق مجموعة من السمات المتعلقة بمجموعة معينة من FDs. سيساعد في تحديد المفتاح الفائق للعلاقة ومعرفة ما إذا كان يمكن استنتاج FD من مجموعة معينة من FDs أو أن FD زائدة عن الحاجة. بعد العثور على مجموعة من التبعيات الوظيفية على العلاقة ، فإن الخطوة التالية هي العثور على المفتاح الفائق لتلك العلاقة (الجدول).

ثم نكتشف مجموعة إغلاق السمات لتقرير ما إذا كانت سمة (أو مجموعة سمات) لأي جدول هي مفتاح لهذا الجدول أم لا. تسمى مجموعة السمات التي تعتمد وظيفيًا على السمة X إغلاق السمة لـ X ، ويمكن تمثيلها على أنها X +.

فيما يلي بعض القواعد اللازمة لتحديد F +:

1. الانعكاسية: إذا كانت X مجموعة شاملة من Y أو Y هي مجموعة فرعية من X ، إذن X؟ ص.
2. الزيادة: إذا كان X؟ Y ثم XZ؟ YZ. أو إذا كان Z ⊆W و X؟ Y ثم XW؟ YZ.
3. الانتقال: إذا كان X؟ Y و Y؟ Z ثم X؟ Z.
4. الاتحاد: إذا كان X؟ Y و X؟ Z ثم X؟ YZ.
5. التحلل: إذا كان X؟ YZ ثم X؟ Y و X؟ Z.
6. الانتقال الزائف: إذا كان X؟ Y و YW؟ Z ثم XW؟ Z.

كيف تجد مفاتيح المرشح والمفاتيح الفائقة باستخدام إغلاق السمات؟

• إذا كان إغلاق السمة لمجموعة السمات يحتوي على جميع سمات العلاقة ، فستكون مجموعة السمات هي المفتاح الفائق للعلاقة.
• إذا لم تتمكن أي مجموعة فرعية من مجموعة السمات هذه من تحديد جميع سمات العلاقة وظيفيًا ، فستكون تلك المجموعة هي المفتاح المرشح.

دعونا نناقش بعض أسئلة GATE التي تم طرحها مسبقًا لمعرفة تطبيقات إغلاق السمة.

بوابة 2014

ضع في اعتبارك مخطط العلاقة R = {E ، F ، G ، H ، I ، J ، K ، L ، M ، N} ومجموعة التبعيات الوظيفية {{E ، F}؟ {G} ، {F}؟ {I، J}، {E، H}؟ {K، L}، K؟ {M} ، L؟ {N} في R. ما هو مفتاح R؟

(أ) {هـ ، و}

(ب) {هـ ، ف ، ح}

(C) {E، F، H، K، L}

(د) {هـ}

النهج: سوف نتحقق من إغلاق السمة لجميع الخيارات المقدمة. ستكون المجموعة التي سيعطينا إغلاقها العلاقة الكاملة R هي الإجابة الصحيحة.

ج: {E، F} + = {EFGIJ} ≠ R

ب: {E، F، H} + = {EFGHIJKLMN} = R.

ج: {E، F، H، K، L} + = {EFGHIJKLMN} = R

د: {E} + = {E} ≠ R

يقدم لنا كلا الخيارين B و C مخطط العلاقة بالكامل. ومع ذلك ، نختار الخيار الأدنى ليكون الإجابة الصحيحة لأن مفتاح المرشح يجب أن يكون الحد الأدنى من Super Key .

إجابه: ب

بوابة 2013

للعلاقة R ثماني سمات ABCDEFGH. تحتوي حقول R على قيم ذرية فقط. F = {CH؟ G ، A؟ قبل الميلاد ، ب؟ CFH ، E؟ أ ، واو؟ EG} هي مجموعة من التبعيات الوظيفية (FDs) بحيث تكون F + هي بالضبط مجموعة FDs التي تحمل لـ R.

كم عدد المفاتيح المرشحة للعلاقة R؟

(أ) 3

(ب) 4

(ج) 5

(د) 6

النهج: سنأخذ LHS لكل تبعية وظيفية مذكورة في السؤال ونجد إغلاق السمات.

CH + = G

أ + = ABCEFGH

ب + = ABCEFGH

E + = ABCEFGH

F + = ABCEFGH

لذلك نرى أن إغلاق A و B و E و F له علاقة كاملة باستثناء السمة D. لذا يوجد إجمالي 4 مفاتيح مرشحة AD و BD و ED و FD.

الجواب: ب

تعلم دورات البرمجيات عبر الإنترنت من أفضل الجامعات في العالم. اربح برامج PG التنفيذية أو برامج الشهادات المتقدمة أو برامج الماجستير لتتبع حياتك المهنية بشكل سريع.

خاتمة

تلعب المفاتيح والتبعيات الوظيفية دورًا حيويًا للغاية في تصميم قاعدة البيانات. تساعد هذه المفاهيم أيضًا في العثور على الفرق بين تصميم قاعدة البيانات الجيدة والسيئة. العملية النهائية لإزالة التكرار وجعل قاعدة البيانات فعالة هي التسوية ، والتي تستخدم جميع المفاهيم المذكورة في هذه المقالة.

إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد حول التطوير الكامل ، فراجع برنامج upGrad & IIIT-B's Executive PG في تطوير برامج مكدس كامل ، والذي تم تصميمه للمهنيين العاملين ويقدم أكثر من 500 ساعة من التدريب الصارم ، وأكثر من 9 مشاريع ، والمهام ، وحالة خريجي IIIT-B ، ومشاريع التخرج العملية العملية والمساعدة في العمل مع الشركات الكبرى.