Keys dan Foreign Key pada Model Relasional

Back to IF5101 Manajemen Data

Keys dan Foreign Key pada Model Relasional

Questions/Cues

• Apa definisi superkey, dan bagaimana ia berbeda dari candidate key?
• Bagaimana primary key dipilih, dan apa itu alternate key?
• Apa itu foreign key constraint? Apa beda referencing relation dan referenced relation?
• Bagaimana notasi FK ditulis (mis. instructor(dept_name) → department(dept_name))?
• Apa yang ditampilkan sebuah schema diagram?

Reference Points

• IF5101 — Relational Data Model Part 1 (Slides 11-13)
• Silberschatz, Korth, Sudarshan — Database System Concepts 7th Ed., Chapter 2 (Keys, Schema Diagrams)

Superkey

Misalkan $K\subseteq R$ (K adalah sekumpulan atribut dari relasi R).

$K$ adalah superkey dari $R$ jika nilai-nilai $K$ cukup untuk mengidentifikasi satu tuple unik pada setiap relation instance $r(R)$ yang mungkin.

Contoh pada instructor = (ID, name, dept_name, salary): {ID} adalah superkey, dan {ID, name} juga superkey (menambah atribut ke superkey tetap menghasilkan superkey). Superkey boleh mengandung atribut “berlebih”.

Candidate Key

Sebuah superkey $K$ adalah candidate key jika $K$ minimal — artinya tidak ada subset sejati dari $K$ yang masih merupakan superkey.

Contoh: {ID} adalah candidate key untuk instructor (subset satu-satunya adalah himpunan kosong, yang jelas bukan superkey). {ID, name} bukan candidate key karena subset {ID} sudah superkey.

Sebuah relasi bisa punya beberapa candidate key. Contoh klasik: tabel classroom bisa punya candidate key {building, room_number}; tabel karyawan bisa punya {employee_id} dan {national_id} sebagai dua candidate key.

Primary Key dan Alternate Key

Salah satu candidate key dipilih menjadi primary key oleh perancang basis data — menjadi identitas “resmi” tuple yang dipakai relasi lain untuk merujuk.

Which one? Pertimbangan pemilihan: pilih key yang nilainya jarang/tidak pernah berubah, sesederhana mungkin (sedikit atribut, tipe pendek), dan tidak pernah null.

Alternate key = candidate key yang tidak dipilih menjadi primary key. Alternate key tetap perlu dijaga keunikannya — di SQL lewat konstrain unique (lihat Integrity Constraints dan Referential Integrity).

flowchart LR
    SK["Superkey<br/>cukup mengidentifikasi tuple unik<br/>(boleh ada atribut berlebih)"]
    SK -->|"minimal"| CK["Candidate Key<br/>superkey tanpa subset superkey"]
    CK -->|"dipilih perancang"| PK["Primary Key<br/>identitas resmi tuple"]
    CK -->|"tidak dipilih"| AK["Alternate Key<br/>dijaga via UNIQUE"]

Foreign Key Constraint

Foreign key constraint: nilai pada satu relasi harus muncul pada relasi lain.

• Referencing relation — relasi yang memuat foreign key (yang “menunjuk”).
• Referenced relation — relasi yang ditunjuk; atribut yang ditunjuk biasanya adalah primary key relasi tersebut.

Contoh: dept_name pada instructor adalah foreign key dari instructor yang mereferensikan department. Setiap nilai dept_name yang muncul di instructor wajib sudah ada sebagai dept_name di department. Notasi:

$$\text{FK: }instructor(dept\_name)\to department(dept\_name)$$

Konstrain ini disebut juga referential integrity — dibahas lebih dalam (termasuk on delete cascade) pada Integrity Constraints dan Referential Integrity.

Schema Diagram

Sebuah database schema — beserta konstrain primary key dan foreign key — dapat digambarkan sebagai schema diagram:

• Setiap relasi digambar sebagai kotak, nama relasi di atas, atribut di dalam.
• Primary key ditandai (mis. digarisbawahi / dipisahkan garis di bagian atas kotak).
• Foreign key digambar sebagai panah dari atribut referencing menuju relasi referenced.

Contoh: Skema Universitas

Potongan skema relasional universitas beserta foreign key-nya:

Relasi	Skema
department	(dept_name, building, budget)
instructor	(ID, name, dept_name, salary)
student	(ID, name, dept_name, tot_cred)
course	(course_id, title, dept_name, credits)
advisor	(s_id, i_id)
section	(course_id, sec_id, semester, year, building, room_number, time_slot_id)
takes	(ID, course_id, sec_id, semester, year, grade)
teaches	(ID, course_id, sec_id, semester, year)
prereq	(course_id, prereq_id)

Sebagian foreign key:

• instructor(dept_name) → department(dept_name)
• student(dept_name) → department(dept_name)
• advisor(i_id) → instructor(ID), advisor(s_id) → student(ID)
• section(course_id) → course(course_id)
• section(building, room_number) → classroom(building, room_number) — FK multi-atribut
• prereq(course_id) → course(course_id), prereq(prereq_id) → course(course_id) — dua FK ke relasi yang sama (relationship rekursif)
• takes(course_id, sec_id, semester, year) → section(course_id, sec_id, semester, year)

Summary

Superkey = himpunan atribut yang cukup mengidentifikasi tuple unik (boleh ada atribut berlebih). Candidate key = superkey minimal (tak ada subset yang masih superkey); satu relasi bisa punya beberapa. Primary key = candidate key yang dipilih perancang sebagai identitas resmi — idealnya stabil, sederhana, tak pernah null; candidate key lain menjadi alternate key (dijaga via unique). Foreign key constraint mensyaratkan nilai di referencing relation muncul di referenced relation (umumnya pada primary key-nya), dinotasikan R1(atrib) → R2(atrib) — inti dari referential integrity. Schema diagram menampilkan relasi, primary key, dan foreign key (panah) dalam satu gambar; skema universitas Silberschatz adalah contoh rujukannya.

Additional Information

Natural key vs surrogate key

Natural key berasal dari data nyata (mis. NIM, ISBN). Surrogate key adalah nilai buatan tanpa makna bisnis (mis. kolom id SERIAL/AUTO_INCREMENT/UUID). Surrogate key populer karena stabil (tak pernah berubah) dan sederhana (satu kolom integer), dengan biaya: butuh join tambahan untuk melihat data bermakna, dan tidak mencegah duplikat “logis” — jadi natural key tetap dijadikan unique constraint.

Foreign key dan aksi rujukan

Saat FK dilanggar (mis. menghapus department yang masih dirujuk instructor), default SQL adalah menolak aksi. Alternatif: on delete cascade (hapus baris yang merujuk), on delete set null, on delete set default. Ini membuat weak entity (section) otomatis terhapus saat identifying entity (course) dihapus.

Proyek Eksplorasi Mandiri

1. Untuk tabel takes(ID, course_id, sec_id, semester, year, grade), tuliskan primary key-nya dan jelaskan mengapa grade tidak masuk PK. Identifikasi semua foreign key.
2. Ambil satu tabel dari proyekmu sendiri, daftar semua candidate key yang mungkin, lalu argumentasikan pemilihan primary key-nya dengan kriteria stabil/sederhana/non-null.

Bacaan Lanjutan

• Silberschatz, Korth, Sudarshan. Database System Concepts, 7th Ed. — Chapter 2.3 (Keys), 2.5 (Schema Diagrams).
• Date, C. J. An Introduction to Database Systems — pembahasan mendalam candidate key & functional dependency.