что такое потенциальный ключ в базе данных
Потенциальный ключ
Потенциальный ключ — в реляционной модели данных — подмножество атрибутов отношения, удовлетворяющее требованиям уникальности и минимальности (несократимости).
Уникальность означает, что не существует двух кортежей данного отношения, в которых значения этого подмножества атрибутов совпадают (равны).
Минимальность (несократимость) означает, что в составе потенциального ключа отсутствует меньшее подмножество атрибутов, удовлетворяющее условию уникальности. Иными словами, если из потенциального ключа убрать любой атрибут, он утратит свойство уникальности.
Поскольку все кортежи в отношении по определению уникальны, в нём всегда существует хотя бы один потенциальный ключ (например, включающий все атрибуты отношения).
В отношении может быть одновременно несколько потенциальных ключей. Один из них может быть выбран в качестве первичного ключа отношения, тогда другие потенциальные ключи называют альтернативными ключами.
Теоретически, все потенциальные ключи равно пригодны в качестве первичного ключа, на практике в качестве первичного обычно выбирается тот из потенциальных ключей, который имеет меньший размер (физического хранения) и/или включает меньшее количество атрибутов.
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Потенциальный ключ» в других словарях:
Ключ — Ключ: В Викисловаре есть статья «ключ» Ключ, родник место, где подземные воды вытекают на поверхность земли … Википедия
Первичный ключ — (англ. primary key) в реляционной модели данных один из потенциальных ключей отношения, выбранный в качестве основного ключа (или ключа по умолчанию). Если в отношении имеется единственный потенциальный ключ, он является и первичным ключом.… … Википедия
Внешний ключ — (англ. foreign key) понятие теории реляционных баз данных, относящееся к ограничениям целостности базы данных. Неформально выражаясь, внешний ключ представляет собой подмножество атрибутов некоторой переменной отношения R2, значения которых… … Википедия
Интеллектуальный ключ — (англ. intelligent key) понятие теории реляционных баз данных, разновидность естественного ключа. Это ключ, который зависит от одного или более полей своей таблицы, и его значение формируется на основе значений этих полей. Например,… … Википедия
Суррогатный ключ — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия
Суперключ — в реляционной модели данных подмножество атрибутов отношения, удовлетворяющее требованию уникальности: не существует двух кортежей данного отношения, в которых значения этого подмножества атрибутов совпадают (равны). Суперключ отличается от… … Википедия
Вторая нормальная форма — Основная статья: Нормальная форма Вторая нормальная форма (англ. Second normal form; сокращённо 2NF) одна из возможных нормальных форм таблицы реляционной базы данных. Содержание 1 Определение 2 Пример … Википедия
Нормальная форма — У этого термина существуют и другие значения, см. Нормальная форма (значения). Нормальная форма свойство отношения в реляционной модели данных, характеризующее его с точки зрения избыточности, потенциально приводящей к логически ошибочным… … Википедия
Пятая нормальная форма — Основная статья: Нормальная форма Пятая нормальная форма (5NF) одна из возможных нормальных форм отношения реляционной базы данных. Содержание 1 Определение 1.1 Декомпозиция без потерь … Википедия
Нормальная форма Бойса — Кодда — (англ. Boyce Codd normal form; сокращённо BCNF) одна из возможных нормальных форм отношения в реляционной модели данных. Иногда нормальную форму Бойса Кодда называют усиленной третьей нормальной формой, поскольку она во всех отношениях… … Википедия
Что такое потенциальный ключ в базе данных
Ключи представляют способ идентификации строк в таблице. С помощью ключей мы также можем связывать строки между различными таблицами в отношения.
Суперключ
Например, у нас есть сущность Student, которая представляет данные о пользователях и которая имеет следующие атрибуты:
Phone (номер телефона)
Какие атрибуты в данном случае могут составлять суперключ:
Каждого студента уникально может идентифицировать телефонный номер, поэтому любые наборы, в которых встречается атрибут Phone, представляют суперключ.
А вот, к примеру, набор
Потенциальный ключ
Неприводимость : он не может быть сокращен, он содержит минимально возможный набор атрибутов
Уникальность : он должен иметь уникальные значения вне зависимости от изменения строки
Наличие значения : он не должен иметь значения NULL, то есть он обязательно должен иметь значение.
Возьмем ранее выделенные суперключи и найдем среди них candidate key. Первый пять суперключей не соответствуют первому условию, так как все их можно сократить до суперключа
Суперключ
В то же время это может зависеть от ситуации. Если в какой-то систему номер телефона является неотъемлемым атрибутом, например, используется для регистрации и входа в систему, то его можно считать потенциальным ключом. Но в данном случае мы рассматриваем общую ситуацию. И для понимания потенциального ключа необходимо отталкиваться от конкретной системы, которую описывает база данных.
И в таком случае суперключи таблицы не содержат потенциального ключа.
Первичный ключ
Первичный ключ (primary key) непосредственно применяется для идентификации строк в таблице. Он должен соответствовать следующим ограничениям:
Первичный ключ должен быть уникальным все время
Он должен постоянно присутствовать в таблице и иметь значение
Он не должен часто менять свое значение. В идеале он вообще не должен изменять значение.
Как правило, первичный ключ представляет один столбец таблицы, но также может быть составным и состоять из нескольких столбцов.
Если для таблицы можно выделить потенциальный ключ, то его можно использовать в качестве первичного ключа.
Если же потенциальные ключи отсутствуют, то для первичного ключа можно добавить к сущности специальный атрибут, который, как правило, называется, Id или имеет форму [Имя_сущности]Id (например, StudentId), либо может иметь другое название. И обычно данный атрибут принимает целочисленное значение, начиная с 1.
Если же у нас есть несколько потенциальных ключей, то те потенциальные ключи, которые не составляют первичный ключ, являются альтернативными ключами (alternative key).
Например, возьмем представление пользователей на сайтах с двухфакторной авторизацией, где нам обязательно иметь электронный адрес, который нередко выступает в качестве логина, и какой-нибудь номер телефона. В этом случае таблицу пользователей мы можем задать с помощью следующих атрибутов:
Name (имя пользователя)
Email (электронный адрес)
Phone (телефонный номер)
В данном случае атрибуты Email и Phone являются потенциальными ключами, они обязательны в рамках рассматриваемой системы и в принципе уникальны. И теоретически, мы можем использовать один из этих атрибутов в качестве первичного ключа, тогда второй будет альтернативным ключом. Однако опять же поскольку теоретически значения обоих атрибутов могут меняться, то лучше все таки определить дополнительный атрибут специально под первичный ключ.
BestProg
Реляционные базы данных. Понятие ключа. Виды ключей. Отношения. Главная и подчиненная таблицы
В данной теме, на примере двух таблиц, определяются основные понятия реляционных баз данных, а именно:
Содержание
Поиск на других ресурсах:
Входные данные
Пусть задана база данных работников предприятия, которая состоит из двух таблиц. Первая таблица содержит данные о работнике. Вторая таблица содержит сведения о заработной плате работника.
Таблицы имеют следующую структуру.
Таблица «Работник». Содержит данные о работнике
Таблица «Зарплата». Содержит сведения о заработной плате работников.
Вопрос/ответ
1. Что такое первичный ключ в таблице базы данных? Для чего используются первичные ключи?
При работе с таблицами в реляционных базах данных, желательно (необходимо), чтобы каждая таблица имела так называемый первичный ключ.
Первичный ключ – это поле, которое используется для обеспечения уникальности данных в таблице. Это означает, что значение (информация) в поле первичного ключа в каждой строке (записи) таблицы может быть уникальным.
Уникальность необходима во избежание неоднозначности, когда неизвестно к какой записи таблицы можно обратиться, если в таблице есть повторяющиеся записи (две записи имеют одинаковые значения во всех полях таблицы).
Пример. Для таблицы «Работник» можно ввести дополнительное поле, которое будет первичным ключом. Однако, поле (атрибут) «Табельный номер» также обеспечивает уникальность. Так как, теоретически, не может быть двух одинаковых табельных номеров. На практике могут быть случаи, что один и тот же табельный номер будет введен по ошибке и совпадут значения всех полей таблицы. В результате возникнут два одинаковых записи в таблице. Во избежание такой ошибки, лучше создать в таблице дополнительное поле-счетчик, которое обеспечит уникальность.
Также для таблицы «Зарплата» можно ввести дополнительное поле, которое будет первичным ключом.
2. Что такое отношение (связь) между таблицами (relationship)? Пример
Таблицы в реляционной модели данных могут иметь связи между собой. Такие связи называются отношениями. Для таблиц «Работник» и «Зарплата» можно установить связь по полю «Табельный номер».
Пример. Проанализируем таблицы «Работник» и «Зарплата». В этих таблицах можно установить отношение между таблицами на основе поля «Табельный номер». То есть, связь между таблицами происходит на основе поля (атрибуту) «Табельный номер».
Это означает следующее. Если нужно найти начисленную заработную плату в таблице «Зарплата» для работника Иванов И.И., то нужно выполнить следующие действия:
Рис. 1. Иллюстрация связи между таблицами. Табельный номер 2145 таблицы «Работник» отображается в таблице «Зарплата»
Рис. 2. Связь (отношение) между полями таблиц
3. Что такое внешний ключ (foreign key)? Пример
Понятие «внешний ключ» есть важным при рассмотрении связанных таблиц.
Внешний ключ – это одно или несколько полей (атрибутов), которые являются первичными в другой таблице и значение которых заменяется значениями первичного ключа другой таблицы.
Пример. Пусть между таблицами «Работник» и «Зарплата» существует взаимосвязь по полю «Табельный номер». В этом случае, поле «Табельный номер» таблицы «Работник» может быть первичным ключом, а поле «Табельный номер» таблицы «Зарплата» внешним ключом. Это означает, что значения поля «Табельный номер» таблицы «Зарплата» заменяются значениями поля «Табельный номер» таблицы «Работник».
4. Что такое рекурсивный внешний ключ?
Рекурсивный внешний ключ – это внешний ключ, который ссылается на одну и ту же таблицу, к которой он принадлежит. В этом случае поле (атрибут), которое соответствует внешнему ключу, есть ключом одного и того же отношения (связи).
5. Могут ли первичный и внешний ключи быть простыми или составными (сложными)?
Первичный, вторичный и внешний ключи могут быть как простыми так и составными (сложными). Простые ключи – это ключи, которые содержат только одно поле (один атрибут). Составные (сложные) ключи – это ключи, которые содержат несколько полей (атрибутов).
6. Какое отличие между искусственным и естественным ключом? Пример
Естественной ключ обеспечивает уникальность из самой сущности предметной области. Бывают случаи, когда значения записей некоторого поля (полей) таблицы есть уникальными. Это поле может быть естественным ключом.
Искусственный ключ вводится дополнительно для обеспечения уникальных значений. Чаще всего искусственный ключ есть полем типа счетчик (counter). В таком поле, при добавлении новой записи (строки) в таблицу, значение счетчика увеличивается на 1 (или другую величину). Если запись удалить из таблицы, то максимальное значение счетчика строк уже не уменьшается, а остается как есть. Как правило, за этим все следит система управления базами данных.
Пример. В таблице «Работник» естественном ключом есть поле (атрибут) «Табельный номер». Поле «Табельный номер» есть само по себе уникальным, так как не может быть двух работников с одинаковым табельным номером.
В таблице «Зарплата» значение во всех четырех полях могут случайно повториться. Поэтому, здесь целесообразно добавить дополнительное поле-счетчик, которое будет искусственным ключом. В этом случае таблица «Зарплата» с дополнительным полем может иметь приблизительно следующий вид:
где поле «Номер» есть искусственным ключом, который обеспечивает уникальность.
7. Какие существуют способы выбора первичного ключа?
Существует 3 способа выбора первичного ключа:
8. Что означают термины «главная таблица» (master) и «подчиненная таблица» (detail)?
Если между таблицами есть связь, то одна из них может быть главной (master), а другая подчиненной (detail). Главная таблица отображает все записи, которые помещаются в ней. Подчиненная таблица отображает только те записи, которые соответствуют значению ключа главной таблицы, который на данный момент есть активным (текущим). Если изменяется текущая запись главной таблицы, то изменяется множество доступных записей подчиненной таблицы.
Пример. Если рассмотреть таблицы «Работник» и «Зарплата», то таблица «Работник» есть главной, а таблица «Зарплата» есть подчиненной.
9. Какие существуют типы отношений (связей) между таблицами?
Существует 4 основных типа отношений между таблицами:
Пример. Если рассмотреть отношение между таблицами «Работник» и «Зарплата», то это отношения есть типа «один ко многим». Таблица «Работник» есть главной. Таблица «Зарплата» есть подчиненной.
Общие понятия управления базами данных
Задачи управления базами данных
Современные программные средства обработки информации в большем числе случаев эффективны лишь тогда, когда они способны с приемлемой скоростью обрабатывать большие объемы данных. Даже при высокой скорости современных аппаратных средств, процессоров, которые способны производить миллионы операций в секунду, это не всегда достижимо. Причины этого следующие:
Для решения задачи скоростной обработки больших объемов информации были найдены мощные методы поиска и упорядочения данных:
Препроцессорность поиска проявляется в том, что такая малая часть информации подготавливается в виде специальных индексных таблиц или файлов, в которых хранятся не сами данные, но только указатели на них.
К примеру, если мы имеем громадный файл с данными переписи населения страны (это десятки гигабайт), в котором мы собираемся искать данные о конкретном человеке, то на препроцессорном этапе, то есть этапе подготовки базы к последующему многократному поиску создается индексный файл, представляющий собой таблицу с двумя полями: первое – кодовое значение искомой записи, второе – адрес (смещение записи от начала базового файла данных). Эта операция осуществляется один раз для всей следующей за ней серии поисков по базе данных индексированной информации.
Кодовым значением может быть сочетание фамилия + имя + отчество + дата рождения, а в реальных случаях более компактная кодовая величина, вычисляемая из этого сочетания, так называемый “хэш”, однозначно определяемая данным сочетанием.
В процессе индексирования базы находится и записывается во второе поле адрес-смещение или иначе – положение записи в базовом файле соответствующее данному сочетанию, то есть человеку для приводимого примера.
Таким образом на этапе поиска производятся лишь три быстрых операции:
Каждая из этих операций занимает ничтожное время по сравнению с прямым перебором записей базового файла. Таким образом, процесс поиска данных ускоряется на много порядков.
Всё это делает программное обеспечение, называемое системой управления базами данных (СУБД).
Что такое СУБД?
Современные авторы часто употребляют термины «банк данных» и «база данных» как синонимы, однако в общеотраслевых руководящих материалах по созданию банков данных Государственного комитета по науке и технике (ГКНТ), изданных в 1982 г., эти понятия различаются. Там приводятся следующие определения банка данных, базы данных и СУБД:
Сухой канцелярский язык труден для восприятия, но эти определения четко разграничивают назначение всех трех базовых понятий, и мы можем принять их за основу.
В общем случае с одной базой данных могут работать множество различных приложений. Например, если база данных моделирует некоторое предприятие, то для работы с ней может быть создано приложение, которое обслуживает подсистему учета кадров, другое приложение может быть посвящено работе подсистемы расчета заработной платы сотрудников, третье приложение работает как подсистемы складского учета, четвертое приложение посвящено планированию производственного процесса. При рассмотрении приложений, работающих с одной базой данных, предполагается, что они могут работать параллельно и независимо друг от друга, и именно СУБД призвана обеспечить работу множества приложений с единой базой данных таким образом, чтобы каждое из них выполнялось корректно, но учитывало все изменения в базе данных, вносимые другими приложениями.
ПО признаку масштаба можно классифицировать современные СУБД на четыре основных уровня или типа:
Нижний, «нулевой» уровень
Рассмотрим основные понятия, употребляемые в технологии баз данных.
Рассмотрим, например, такую таблицу:
Табличка у нас простая и небольшая. Но нам хватит.
В данной таблице в качестве потенциального ключа можно рассматривать любой столбец. Но она у нас будет расширяться, так что будем смотреть в будущее.
Первичные ключи
Если в отношении имеется единственный потенциальный ключ, он является и первичным ключом. Если потенциальных ключей несколько, один из них выбирается в качестве первичного, а другие называют “альтернативными”.
С точки зрения теории все потенциальные ключи отношения эквивалентны, то есть обладают одинаковыми свойствами уникальности и минимальности. Однако в качестве первичного обычно выбирается тот из потенциальных ключей, который наиболее удобен для тех или иных практических целей, например для создания внешних ключей в других отношениях либо для создания кластерного индекса. Поэтому в качестве первичного ключа, как правило, выбирают тот, который имеет наименьший размер (физического хранения) и/или включает наименьшее количество атрибутов.
Исторически термин “первичный ключ” появился и стал использоваться существенно ранее термина “потенциальный ключ”. Вследствие этого множество определений в реляционной теории были изначально сформулированы с упоминанием первичного (а не потенциального) ключа, например, определения нормальных форм. Так же термин “первичный ключ” вошёл в формулировку 12 правил Кодда как основной способ адресации любого значения отношения (таблицы) наряду с именем отношения (таблицы) и именем атрибута (столбца).
Что такое потенциальный ключ в базе данных
Что такое «база данных»?
База данных — организованный и адаптированный для обработки вычислительной системой набор информации.
Что такое «система управления базами данных»?
Основные функции СУБД:
Что такое «реляционная модель данных»?
Реляционная модель данных — это логическая модель данных и прикладная теория построения реляционных баз данных.
Реляционная модель данных включает в себя следующие компоненты:
Дайте определение терминам «простой», «составной» (composite), «потенциальный» (candidate) и «альтернативный» (alternate) ключ.
Из множества всех потенциальных ключей набора данных выбирают первичный ключ, все остальные ключи называют альтернативными.
Что такое «первичный ключ» (primary key)? Каковы критерии его выбора?
Первичный ключ (primary key) в реляционной модели данных один из потенциальных ключей отношения, выбранный в качестве основного ключа (ключа по умолчанию).
Если в отношении имеется единственный потенциальный ключ, он является и первичным ключом. Если потенциальных ключей несколько, один из них выбирается в качестве первичного, а другие называют «альтернативными».
В качестве первичного обычно выбирается тот из потенциальных ключей, который наиболее удобен. Поэтому в качестве первичного ключа, как правило, выбирают тот, который имеет наименьший размер (физического хранения) и/или включает наименьшее количество атрибутов. Другой критерий выбора первичного ключа — сохранение его уникальности со временем. Поэтому в качестве первичного ключа стараются выбирать такой потенциальный ключ, который с наибольшей вероятностью никогда не утратит уникальность.
Что такое «внешний ключ» (foreign key)?
Внешний ключ (foreign key) — подмножество атрибутов некоторого отношения A, значения которых должны совпадать со значениями некоторого потенциального ключа некоторого отношения B.
Что такое «нормализация»?
Нормализация предназначена для приведения структуры базы данных к виду, обеспечивающему минимальную логическую избыточность, и не имеет целью уменьшение или увеличение производительности работы или же уменьшение или увеличение физического объёма базы данных. Конечной целью нормализации является уменьшение потенциальной противоречивости хранимой в базе данных информации.
Какие существуют нормальные формы?
Что такое «денормализация»? Для чего она применяется?
Денормализация базы данных — это процесс осознанного приведения базы данных к виду, в котором она не будет соответствовать правилам нормализации. Обычно это необходимо для повышения производительности и скорости извлечения данных, за счет увеличения избыточности данных.
Какие существуют типы связей в базе данных? Приведите примеры.
Каждый университет гарантированно имеет 1-го ректора: 1 университет → 1 ректор.
В каждом университете есть несколько факультетов: 1 университет → много факультетов.
1 профессор может преподавать на нескольких факультетах, в то же время на 1-ом факультете может преподавать несколько профессоров: Несколько профессоров ↔ Несколько факультетов.
Что такое «индексы»? Для чего их используют? В чём заключаются их преимущества и недостатки?
Индекс (index) — объект базы данных, создаваемый с целью повышения производительности выборки данных.
Индексы предпочтительней для:
Использование индексов нецелесообразно для:
Какие типы индексов существуют?
По порядку сортировки
По источнику данных
По воздействию на источник данных
По структуре
По количественному составу
По характеристике содержимого
По механизму обновления
По покрытию индексируемого содержимого
Индексы в кластерных системах
В чем отличие между кластерными и некластерными индексами?
При кластерном индексировании данные физически упорядочены, что серьезно повышает скорость выборок данных (но только в случае последовательного доступа к данным). Для одного набора данных может быть создан только один кластерный индекс.
Имеет ли смысл индексировать данные, имеющие небольшое количество возможных значений?
Когда полное сканирование набора данных выгоднее доступа по индексу?
Таким образом, полное сканирование выбирается при слабой селективности предикатов запроса и/или слабой кластеризации данных, либо в случае очень маленьких наборов данных.
Назовите основные свойства транзакции.
Атомарность (atomicity) гарантирует, что никакая транзакция не будет зафиксирована в системе частично. Будут либо выполнены все её подоперации, либо не выполнено ни одной.
Согласованность (consistency). Транзакция, достигающая своего нормального завершения и, тем самым, фиксирующая свои результаты, сохраняет согласованность базы данных.
Изолированность (isolation). Во время выполнения транзакции параллельные транзакции не должны оказывать влияние на её результат.
Долговечность (durability). Независимо от проблем на нижних уровнях (к примеру, обесточивание системы или сбои в оборудовании) изменения, сделанные успешно завершённой транзакцией, должны остаться сохранёнными после возвращения системы в работу.
Какие существуют уровни изолированности транзакций?
В порядке увеличения изолированности транзакций и, соответственно, надёжности работы с данными:
Какие проблемы могут возникать при параллельном доступе с использованием транзакций?
При параллельном выполнении транзакций возможны следующие проблемы:
В транзакции 2 выполняется SQL-оператор, использующий все значения поля f2. Затем в транзакции 1 выполняется вставка новой строки, приводящая к тому, что повторное выполнение SQL-оператора в транзакции 2 выдаст другой результат. Такая ситуация называется чтением фантома (фантомным чтением). От неповторяющегося чтения оно отличается тем, что результат повторного обращения к данным изменился не из-за изменения/удаления самих этих данных, а из-за появления новых (фантомных) данных.