Dada solo una lista de todas las notas tocadas en una pieza, junto con sus duraciones y tiempos de inicio, ¿se puede determinar algorítmicamente la clave?

La búsqueda de claves es en realidad un problema muy desafiante. Si una pieza musical se adhiere estrictamente a las reglas de la música clásica occidental de práctica común, la clave se puede detectar simplemente mirando la última nota de melodía. Sin embargo, la mayoría de la música en el año 2013 varía de estas reglas o las abandona por completo. Incluso las canciones pop simples pueden tener centros clave ambiguos. Si la canción es modal, basada en una escala particular con una nota raíz inmutable, puede determinar la clave probabilísticamente solo contando las notas de bajo. Pero este tampoco es un método infalible. Una encuesta que analizó 1300 éxitos de Billboard descubrió que el acorde raíz es el tercer acorde más utilizado, después de los acordes V y IV. Las claves en la música del mundo real cambian sorprendentemente con frecuencia y están determinadas por una compleja red de factores contextuales. La mejor manera de determinar una clave es encontrar un músico y hacer que usen sus oídos.

Sí, con certeza probabilística. Esto se llama inducción tonal, y el software de detección de claves es útil para los DJ:

http://www.djtechtools.com/2012/…

Los modos lo complican un poco, pero todavía hay algunas reglas sencillas que pueden indicar el modo:

http://garyewer.wordpress.com/20

¿Está la lista en orden de cómo se juegan? Si es así, y si la pieza está escrita en una clave o varias claves, sí, se podría usar un algoritmo para leer en la lista e identificar esas claves.