7 tipos de claves en DBMS explicados

¿Qué son las claves en DBMS?

Una clave en DBMS es un atributo o un conjunto de atributos que ayudan a identificar de manera única una tupla (o fila) en una relación (o tabla). Las claves también se utilizan para establecer relaciones entre las diferentes tablas y columnas de una base de datos relacional. Los valores individuales de una clave se denominan valores clave.

Este blog cubrirá todo lo que necesita saber sobre las claves en DBMS y el cierre de atributos para encontrar la clave de cualquier relación (tabla). Quédese hasta el final del artículo para algunas preguntas críticas de GATE sobre claves en DBMS.

¿Por qué son necesarias las claves?

Se utiliza una clave en las definiciones de varios tipos de restricciones de integridad. Una tabla en una base de datos representa una colección de registros o eventos para una relación particular. Ahora puede haber miles y miles de tales registros, algunos de los cuales pueden estar duplicados.

Debe haber una manera de identificar cada registro por separado y de manera única, es decir, sin duplicados. Las llaves nos permiten estar libres de esta molestia.

Tomemos un ejemplo de la vida real de la base de datos de cada estudiante que estudia en una facultad de ingeniería.

¿Qué atributo del estudiante crees que identificará de manera única a cada uno de ellos? Puede referirse a un estudiante usando su nombre, departamento, año y sección. O bien, puede mencionar solo el número de registro universitario del estudiante, y puede obtener todos los demás detalles de eso.

Una clave puede ser una combinación de más de un atributo (o columnas) o solo un atributo. El motivo principal de esto es dar a cada registro una identidad única .

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Tipos de claves en DBMS

En términos generales, hay siete tipos de claves en DBMS:

1. Clave primaria
2. Llave candidata
3. Súper llave
4. Clave externa
5. Clave compuesta
6. Clave alternativa
7. Llave unica

Veamos cada uno de ellos por separado.

1. Clave principal

Una clave principal es una columna de una tabla o un conjunto de columnas que ayuda a identificar cada registro presente en esa tabla de forma única. Solo puede haber una clave principal en una tabla. Además, la clave principal no puede tener los mismos valores que se repiten para ninguna fila. Cada valor de la clave principal tiene que ser diferente sin repeticiones.

La restricción PRIMARY KEY (PK) puesta en una columna o conjunto de columnas no les permitirá tener valores nulos o duplicados. Una tabla solo puede tener una restricción de clave principal. Cualquier valor en la clave principal no puede ser cambiado por ninguna clave externa (explicada a continuación) que se refiera a ella.

2. Súper Clave

Super Key es el conjunto de todas las claves que ayudan a identificar filas en una tabla de forma única. Esto significa que todas aquellas columnas de una tabla que sean capaces de identificar las otras columnas de esa tabla de forma única serán consideradas súper claves.

Super Key es el superconjunto de una clave candidata (se explica a continuación). La clave principal de una tabla se selecciona del conjunto de superclaves para convertirse en el atributo de identidad de la tabla.

3. Clave candidata

Las claves candidatas son aquellos atributos que identifican de forma única las filas de una tabla. La clave principal de una tabla se selecciona de una de las claves candidatas. Entonces, las claves candidatas tienen las mismas propiedades que las claves primarias explicadas anteriormente. Puede haber más de una clave candidata en una tabla.

4. Clave alternativa

Como se indicó anteriormente, una tabla puede tener múltiples opciones para una clave principal; sin embargo, puede elegir sólo uno. Por lo tanto, todas las claves que no se convirtieron en la clave principal se denominan claves alternativas.

5. Clave externa

Foreign Key se utiliza para establecer relaciones entre dos tablas. Una clave externa requerirá que cada valor en una columna o conjunto de columnas coincida con la clave principal de la tabla de referencia. Las claves foráneas ayudan a mantener los datos y la integridad referencial.

6. Clave compuesta

La clave compuesta es un conjunto de dos o más atributos que ayudan a identificar cada tupla en una tabla de forma única. Los atributos del conjunto pueden no ser únicos cuando se consideran por separado. Sin embargo, cuando se toman todos juntos, asegurarán la singularidad.

7. Clave única

Clave única es una columna o conjunto de columnas que identifican de forma única cada registro en una tabla. Todos los valores tendrán que ser únicos en esta Clave. Una clave única se diferencia de una clave principal porque solo puede tener un valor nulo, mientras que una clave principal no puede tener ningún valor nulo.

Dependencias Funcionales

Ahora que conocemos un tipo diferente de claves en DBMS, veamos cómo identificarlas cuando se les proporciona una tabla de una base de datos. Para ello, utilizamos el concepto de dependencias funcionales.

Una dependencia funcional (FD) es una restricción entre dos conjuntos de atributos. Esta restricción es para dos tuplas cualesquiera t1 y t2 en r si t1[X] = t2[X], entonces tienen t1[Y] = t2[Y]. Esto significa que el valor del componente X de una tupla determina de forma única el valor del componente Y.

FD se denota como X ? Y (esto se lee como “Y es funcionalmente dependiente de X”). El lado izquierdo se llama determinante y el lado derecho se llama dependiente.

Cierre de un conjunto de Atributos

Un cierre es un conjunto de todos los FD posibles derivados de un conjunto dado de FD. También se conoce como un conjunto completo de FD. Si se usa F para donar el conjunto de FD para la relación R, entonces el cierre de un conjunto de FD implícito en F se denota por F+ .

Ahora definiremos el cierre de un conjunto de atributos relacionados con un conjunto dado de FD. Ayudará a identificar la súper clave de la relación y determinará si se puede inferir un FD a partir de un conjunto determinado de FD o si un FD es redundante. Después de encontrar un conjunto de dependencias funcionales en una relación, el siguiente paso es encontrar la Super Clave para esa relación (tabla).

Luego encontramos el cierre del conjunto de atributos para decidir si un atributo (o conjunto de atributos) de cualquier tabla es una clave para esa tabla o no. El conjunto de atributos que dependen funcionalmente del atributo X se denomina Cierre de atributo de X y se puede representar como X+.

A continuación se presentan algunas reglas necesarias para determinar F+:

1. Reflexividad: si X es un superconjunto de Y o Y es un subconjunto de X, entonces X ? y
2. Aumento: Si X ? Y, entonces XZ? YZ. O si Z ⊆W, y X ? Y, entonces XW? YZ.
3. Transitividad: Si X ? Y y Y? ¿Z, luego X? z
4. Unión: Si X ? Y y X? ¿Z, luego X? YZ.
5. Descomposición: Si X ? YZ, entonces X? Y y X? z
6. Pseudo-Transitividad: Si X ? Y y YW? Z, entonces XW? z

¿Cómo encontrar claves candidatas y superclaves mediante el cierre de atributos?

• Si el cierre de atributos de un conjunto de atributos contiene todos los atributos de la relación, el conjunto de atributos será la superclave de la relación.
• Si ningún subconjunto de este conjunto de atributos puede determinar funcionalmente todos los atributos de relación, ese conjunto será la clave candidata.

Discutamos algunas preguntas GATE previamente formuladas para ver las aplicaciones del cierre de atributos.

PUERTA 2014

Considere el esquema de relación R = {E, F, G, H, I, J, K, L, M, N} y el conjunto de dependencias funcionales {{E, F} ? {G}, {F} ? {I, J}, {E, H} ? {K, L}, K? {M}, L ? {N} en R. ¿Cuál es la clave para R?

(A) {E, F}

(B) {E, F, H}

(C) {E, F, H, K, L}

(D) {E}

Planteamiento: Comprobaremos el cierre de atributos de todas las opciones proporcionadas. El conjunto cuyo cierre nos dará la relación completa R será la respuesta correcta.

A: {E, F} + = {EFGIJ} ≠ R

B: {E, F, H} + = {EFGHIJKLMN} = R

C: {E, F, H, K, L} + = {EFGHIJKLMN} = R

D: {E} + = {E} ≠ R

Ambas opciones B y C nos dan todo el esquema de relación. Sin embargo, elegimos la opción mínima para que sea la respuesta correcta porque una clave candidata debe ser la súper clave mínima .

Responder: B

PUERTA 2013

La relación R tiene ocho atributos ABCDEFGH. Los campos de R contienen solo valores atómicos. F = {CH? G, A? BC, B? CFH, E? ¿A, F? EG} es un conjunto de dependencias funcionales (FD) de modo que F+ es exactamente el conjunto de FD que se cumple para R.

¿Cuántas claves candidatas tiene la relación R?

(A) 3

(B) 4

(C) 5

(D) 6

Enfoque: Tomaremos el LHS de cada dependencia funcional dada en la pregunta y encontraremos sus cierres de atributos.

CH+ = G

A+ = ABCEFGH

B+ = ABCEFGH

E+ = ABCEFGH

F+ = ABCEFGH

Entonces vemos que los cierres de A, B, E, F tienen la relación completa excepto por el atributo D. Entonces hay un total de 4 claves candidatas AD, BD, ED y FD.

Respuesta: B

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Conclusión

Las claves y las dependencias funcionales juegan un papel muy importante en el diseño de una base de datos. Estos conceptos también ayudan a encontrar la diferencia entre un buen y un mal diseño de bases de datos. El proceso final para eliminar las redundancias y hacer que la base de datos sea eficiente es la normalización , que utiliza todos los conceptos mencionados en este artículo.

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