Ключи

Ключи представляют способ идентификации строк в таблице. С помощью ключей мы также можем связывать строки между различными таблицами в отношения.

Суперключ

Superkey (суперключ) - комбинация атрибутов (столбцов), которые уникально идентифицируют каждую строку таблицы. Это могут быть и все столбцы, и несколько и и один. При этом строки, которые содержат значения этих атрибутов, не должны повторяться.

Например, у нас есть сущность Student, которая представляет данные о пользователях и которая имеет следующие атрибуты:

• FirstName (имя)

• LastName (фамилия)

• Year (год рождения)

• Phone (номер телефона)

Какие атрибуты в данном случае могут составлять суперключ:

• {FirstName, LastName, Year, Phone}

• {FirstName, Year, Phone}

• {LastName, Year, Phone}

• {FirstName, Phone}

• {LastName, Phone}

• {Year, Phone}

• {Phone}

Каждого студента уникально может идентифицировать телефонный номер, поэтому любые наборы, в которых встречается атрибут Phone, представляют суперключ.

А вот, к примеру, набор {FirstName, LastName, Year} не является суперключом, так как у нас теоретически могут быть как минимум два студента с одинаковыми именем, фамилией и годом рождения.

Потенциальный ключ

Candidate key (потенциальный ключ) - представляет собой минимальный суперключ отношения (таблицы), то есть набор атрибутов, который удовлетворяет ряду условий:

• 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 {Phone}:

• {FirstName, LastName, Year, Phone}

• {FirstName, Year, Phone}

• {LastName, Year, Phone}

• {FirstName, Phone}

• {LastName, Phone}

• {Year, Phone}

Суперключ {Phone} соответствует первому и второму условию, так как он имеет уникальное значение (в данном случае все пользователи могут иметь только уникальные телефонные номера). Но соответствует ли он третьему условию? В целом нет, так как теоретически студент может и не иметь телефона. В этом случае атрибут Phone будет иметь значение NULL, то есть значение будет отсутствовать.

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)

• Password (пароль)

• 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.