Python编程基础14：数据库编程

Posted 2022-01-20 howard2005

文章目录

• 一、关系数据库
• • （一）数据模型
  • • 1、层次模型（一对多）
    • 2、网状模型（多对多）
    • 3、关系模型（一对一）
    • 4、面向对象模型
  • （二）关系数据库的概念和特点
  • • 1、基本概念
    • • （1）关系
      • （2）二维表
      • （3）记录与字段
      • （4）关键字
      • （5）外部关键字
    • 2、关系数据库的基本特点
  • （三）关系数据库语言SQL
  • • 1、创建和删除数据库
    • • （1）创建数据库：使用create database语句
      • （2）删除数据库：使用drop database语句
    • 2、创建表
    • • （1）创建表语句
      • （2）常用字段数据类型
      • （3）sql约束
    • 3、修改表
    • 4、删除表
    • 5、删除表中全部记录
    • 6、创建表索引
    • 7、创建视图
    • 8、执行查询
• 二、利用SQLite3管理SQLite数据库
• • （一）下载sqlite3
  • （二）利用sqlite3创建并操作数据库
• 三、使用Navicat来管理数据库
• • （一）下载Navicat12
  • （二）安装Navicat12
  • （三）创建SQLite连接
  • （三）查看stu表内容
  • • 1、直接打开表查看表内容
    • 2、通过“查询”显示表内容
  • （四）修改stu表内容
  • • 1、直接打开表修改表内容
    • 2、通过“查询”修改表内容
  • （五）分类汇总stu表
  • （六）多表关联查询
  • • 1、创建score表
    • 2、实现stu表与score表的关联查询（一对一的关联）
    • • （1）利用where子句来实现关联查询
      • （2）利用join关键字来实现关联查询
• 四、Python访问SQLite数据库
• • （一）了的解Python的SQL接口
  • • 1、连接对象 - Connection
    • 2、游标对象 - Cursor
    • 3、SQL查询结果
  • （二）连接和创建SQLite数据库
  • • 1、创建数据库
    • 2、创建内存数据库
    • 3、创建临时数据库
    • 4、关闭数据库连接
  • （三）创建表
  • • 1、通过连接对象创建表
    • 2、通过游标对象创建表
  • （四）添加记录
  • （五）查询记录
  • • 1、使用游标对象的fetchall()方法提取全部查询结果
    • 2、使用游标对象来执行select语句
    • 3、使用循环来迭代fetchall()方法取回的数据
    • 4、使用fetchone()方法提取一条记录
    • 5、使用游标对象的fetchmany(n)方法提取记录
    • 6、获取字段名列表
  • （六）使用Row对象
  • • 1、设置在查询结果生成Row对象
    • 2、将一个Row对象转换成列表、元组、字典
    • • （1）将Row对象转换成列表
      • （2）将Row对象转换成元组
      • （3）将Row对象转换成字典
  • （七）更新记录
  • • 1、更新单个字段值
    • 2、更新多个字段值
  • （八）删除记录
  • • 1、条件删除记录
    • 2、删除全部记录
  • （九）删除表与数据库
  • • 1、删除表
    • 2、删除数据库
• 五、下载并安装MySQL
• • （一）下载MySQL
  • （二）安装MySQL
• 六、使用MySQL操作数据库与表
• • （一）在Navicat里创建MySQL连接
  • （二）创建数据库 - student
  • （三）创建表
  • • 1、创建stu表
    • 2、创建score表
  • （三）演示查询操作
• 七、使用Python访问MySQL数据库
• • （一）安装pymysql模块
  • （二）编写Python代码访问MySQL数据库
  • • 1、查询记录
    • 2、插入记录
    • 3、更新记录
    • 4、删除记录

数据库通常用于存储和处理程序中的大量数据，数据库中的数据按照一定的模型进行组织和存储。常用的一些数据库，如Microsoft SQL Server、Microsoft Access、Microsoft
FoxPro、Oracle、mysql、SQLite等，都属于关系数据库。关系数据库中的数据按照关系模型进行存储。Python3.8内置的sqlite3提供了SQLite数据库访问功能。借助于其他的扩展模块，Python也可访问Microsoft SQL Server、Oracle、MySQL或其他的各种数据库。

一、关系数据库

• 实体间的关系有三种：一对一（one-to-one）、一对多（one-to-many）、多对多（many-to-many）

（一）数据模型

1、层次模型（一对多）

• 层次模型采用树状结构表示数据之间的联系，树的节点称为记录，记录之间只有简单的层次关系。有且只有一个节点没有父节点，该节点称为根节点；其他节点有且只有一个父节点。

2、网状模型（多对多）

• 可以有任意多个节点没有父节点。一个节点允许有多个父节点。两个节点之间可以有两种或两种以上联系。

3、关系模型（一对一）

• 关系模型用二维表格表示数据及数据联系，是应用最为广泛的数据模型。目前，各种常用的数据库，如Microsoft SQL Server、Microsoft Access、Microsoft FoxPro、Oracle、MySQL、SQLite等，都属于关系模型数据库管理系统。

4、面向对象模型

• 面向对象模型是在面向对象技术基础上发展起来一种的数据模型，它采用面向对象的方法来设计数据库。面向对象模型的数据库种存储对象以对象为单位，每个对象包含对象的属性和方法，具有类和继承等特点。

（二）关系数据库的概念和特点

1、基本概念

（1）关系

数据和数据之间的联系称为关系。

（2）二维表

关系数据库使用二维表来表示和存储关系，一个关系就是一个二维表。表中的行称为记录，列称为字段。一个数据库可以包含多个表。

（3）记录与字段

表中的一行称为一个记录。表中的列为记录中的数据项，称为字段。字段也称为属性或者列。每个记录可以包含多个字段，不同记录包含相同的字段（字段的值不同）。例如，用户表中的每个记录包含用户名、登录密码等字段。
关系数据库不允许在一个表中出现重复的记录。

（4）关键字

可以唯一标识一个记录的字段或字段组合称为关键字。一个表可有多个关键字，其中用于标识记录的关键字称为主关键字，其他的关键字可称为候选关键字。一个表只允许有一个主关键字。例如，用户表中的用户名可定义为主关键字，在添加记录时，主关键字不允许重复。

（5）外部关键字

如果一个表中的字段或字段组合作为其他表的主关键字，这样的字段或字段组合称为外部关键字。

2、关系数据库的基本特点

• 关系数据库中的表是二维表，表中的字段必须是不可再分的，即不允许表中表。
• 在同一个表中不允许出现重复的记录。
• 在同一个记录中不允许出现重复的字段。
• 表中记录先后顺序不影响数据的性质，可以交换记录顺序。
• 记录中字段的顺序不影响数据，可以交换字段的顺序。

（三）关系数据库语言SQL

SQL是Structured Query Language的缩写，即结构化查询语言，它是关系数据库的标准语言。Microsoft SQL Server、Microsoft Access、Microsoft FoxPro、Oracle、MySQL、SQLite等各种关系数据库均支持标准的SQL语言，但各种关系数据库具体在实现SQL时可能有所差别。

1、创建和删除数据库

（1）创建数据库：使用create database语句

create database testdb

testdb为创建的数据库名称。

（2）删除数据库：使用drop database语句

drop database testdb

2、创建表

（1）创建表语句

• 在数据库中创建表使用create table语句，其基本格式为：create table 数据库名.表名(字段名1 字段数据类型(长度) sql约束,…..)

• 在指定了“数据库名”时，创建的新表属于指定数据库，否则新表属于当前数据库。

（2）常用字段数据类型

数据类型	说明
integer(size) int(size) smallint(size) tinyint(size)	保存整数，size指定数字的最大位数
decimal(size, d) numeric(size, d)	保存小数，size指定数字的最大位数，d指定小数的最大位数
char(size)	保存固定长度的字符串（字母、数字以及特殊字符），size指定字符串的长度
varchar(size)	保存可变长度的字符串（字母、数字以及特殊字符），size指定字符串的长度
date	保存日期

• 最简单的create table命令只指明表名、字段名和数据类型。例如：create table users(name varchar(10), birth date)

（3）sql约束

• 用于为表或字段定义约束条件，常用的约束有：NOT NULL、UNIQUE、PRIMARY KEY、FOREIGN KEY、CHECK、DEFAULT（不区分大小写，习惯在SQL语句中将SQL的关键字用大写）。可同时使用为字段定义多个约束。

3、修改表

• 修改表使用alter table语句，前面已在修改或删除约束时使用到了该语句。修改表的其他操作通常包括修改表名称、添加字段、修改字段名、修改字段数据类型和删除字段等。

4、删除表

• 删除表使用drop table语句：drop table users

5、删除表中全部记录

• 删除表中全部记录使用truncate table语句：truncate table users

6、创建表索引

• 表索引可以按索引字段对记录进行排序，查询索引字段比非索引字段的速度更快。
• create index语句用于创建索引。

create index index_on_name on users(name)

7、创建视图

• 视图是数据库中预定义的查询，创建视图使用create view语句。

create view user_age as select name, age from users

8、执行查询

• select语句用于执行查询，查询结果存储在一个表中（称为查询结果集）。

SELECT 输出字段列表
   FROM 表名称
   [GROUP BY 用于分组的字段列表]
   [WHERE 筛选条件表达式]
   [ORDER BY 排序字段列表 [DESC|ASC]]

功能	实现
返回表中的全部字段	用星号可表示返回表中的全部字段。select * from users
返回表中的指定字段	在需要返回个别字段时，在输出字段列表中包含这些字段，用逗号分隔。select name, age from users
为字段指定输出名称	默认情况下，查询结果集中字段名与输出字段同名，可以用as为输出字段命名。select name as “用户名”, age as “年龄” from users
返回唯一值	使用关键词DISTINCT可去掉返回记录中的重复值。select DISTINC Tname from users
使用where子句	where子句用于指定筛选条件，满足条件的记录才会出现在查询结果集中。select * from users where age<20
运算符或函数	==, >, <, >=, <=, != between…and… in (…) like, not like isnull() not, and, or sum(), avg(), max(), min(), count()
对查询结果排序	order by子句用于指定排序字段，查询结果默认按升序（ASC）排序，使用DESC表示降序。 例如：select * from users oder by age select * from users oder by age DESC 可以使用多个排序字段，并分别指明排序方式。 例如，下面的语句按name升序，age降序对查询结果排序： select * from users oder by name ASC, age DESC

二、利用SQLite3管理SQLite数据库

（一）下载sqlite3

• 下载网址： http://www.sqlite.org/download.html
  
  
• 解压缩
  
  在Pecompiled Binaries for Windows下载 sqlite-tools-win32-x86-3370000.zip
  (1.84 MiB)，解压缩之后将sqlite3.ext放到某个目录下即可，比如d:\\sqlite3。
  

（二）利用sqlite3创建并操作数据库

• 在命令行启动sqlite3，创建student.db数据库
  
• 查看所有数据库
  
  
• 创建stu表（概括来讲，SQLite支持NULL、INTEGER、REAL、TEXT和BLOB数据类型，分别代表空值、整型值、浮点值、字符串文本、二进制对象。）
  
• 查看表结构
  
• 插入四条记录

sqlite> insert into stu (id, name, gender, age) values (1, '余星舟', '男', 19);
sqlite> insert into stu (id, name, gender, age) values (2, '李云美', '女', 18);
sqlite> insert into stu (id, name, gender, age) values (3, '张运恒', '男', 20);
sqlite> insert into stu (id, name, gender, age) values (4, '郑小翠', '女', 18);

• 查看stu全部表记录
  
• 查询stu所有男生记录
  
• 查询19岁的男生
  
• 查询19岁的男生，只显示姓名与年龄
  
• 按照年龄升序排列
  
• 按照年龄降序排列
  
• 先按性别降序排列，再按年龄升序排列
  
• 统计个数、最大年龄、最小年龄、总年龄、平均年龄
  
• 按性别分类统计个数、最大年龄、最小年龄、总年龄、平均年龄

select gender, count(*) as 人数, max(age) as 最大年龄, min(age) as 最小年龄, sum(age) as 总年龄, avg(age) as 平均年龄 from stu group by gender;

• 将郑小翠的年龄改成19岁
  
• 将第一条记录姓名改为“李晓文”，性别改为“女”，年龄改为“19”
  
• 删除id为3的记录
  
• 查询所有姓“李”的记录（模糊查询采用like运算符，有两个通配符：%和_，其中%代表任意多个任意字符，_代表一个任意字符）
  
• 修改id=1的记录，姓名改为“李晓”
  
• 查询所有姓“李”的单名记录
  
• 查询所有姓“李”的双名记录
  
• 插入一条“王晓云”记录
  
• 查询姓名包含了“云”的记录
  

三、使用Navicat来管理数据库

（一）下载Navicat12

下载链接：https://pan.baidu.com/s/1P78R9rwnqopTzfjTq8lP4w 提取码：aihp

（二）安装Navicat12

• 按照向导完成安装，启动Navicat12
  

（三）创建SQLite连接

• 选择创建SQLite…连接
  
• 设置连接名，设置现有sqlite3数据库
  
• 单击【确定】按钮
  
• 打开连接，查看数据库及表
  

（三）查看stu表内容

1、直接打开表查看表内容

• 选中表，单击右键，在快捷菜单中选择“打开表”
  
  

2、通过“查询”显示表内容

• 操作步骤录屏
  
• 查询操作的结果
  

（四）修改stu表内容

1、直接打开表修改表内容

• 直接修改id=1的记录
  
  

2、通过“查询”修改表内容

• 通过查询修改id=3的记录
  
• 查看修改后的表内容
  

（五）分类汇总stu表

• 按性别分类统计个数、最大年龄、最小年龄、总年龄、平均年龄
  

（六）多表关联查询

1、创建score表

CREATE TABLE score (id INTEGER, name TINYTEXT, chinese INTEGER, math INTEGER, english INTEGER, sum INTEGER);

• 给score表插入4条记录

INSERT INTO score (id, name, chinese, math, english) VALUES (1, '余星舟', 78, 84, 91);
INSERT INTO score (id, name, chinese, math, english) VALUES (2, '李云美', 80, 74, 65);
INSERT INTO score (id, name, chinese, math, english) VALUES (3, '张振强', 65, 90, 75);
INSERT INTO score (id, name, chinese, math, english) VALUES (4, '郑小翠', 90, 64, 88);

• 查看score表内容
  
• 利用update命令填充sum字段
  
• 查看score表记录
  

2、实现stu表与score表的关联查询（一对一的关联）

• 任务：查询每个学生的成绩情况，显示学号、姓名、性别、年龄、语文、数学、英语和总分

（1）利用where子句来实现关联查询

• FROM stu, score —— stu是主表，score是子表
  
  
• 都是按照FROM子句的第一张表的id顺序显示的
• 要按照score表的id顺序来显示（FROM score, stu —— score是主表，stu是子表）
  

（2）利用join关键字来实现关联查询

• 有四种连接方式：inner join, left outer join, right outer join, full outer join
• stu 关联 score 进行查询
  
• score 关联 stu 进行查询
  

四、Python访问SQLite数据库

SQLite是Python自带的唯一的关系数据库包，其他的关系数据库则需要通过第三方扩展来访问。Python的API规范定义了底层Python脚本和数据库的访问SQL接口，各种关系数据库在实现Python的SQL接口可能不会遵循Python规范，但与差异很小。

（一）了的解Python的SQL接口

1、连接对象 - Connection

连接对象用于创建数据库连接，所有的数据库操作均通过连接对象与数据库完成交互。连接对象生成游标对象。

2、游标对象 - Cursor

游标对象用于执行各种SQL语句：create table、update、insert、delete、select等。通常连接对象也可执行各种SQL语句。一般返回select语句都使用游标对象来执行，查询结果保存在游标对象中。

3、SQL查询结果

从游标对象中提取的查询结果时，单个记录表示为元组，多个记录则用包含元组的列表表示。在Python脚本中，进一步使用元组或列表操作来处理从数据库返回的查询结果。

（二）连接和创建SQLite数据库

1、创建数据库

• 访问SQLite数据库时，需要先导入sqlite3模块，然后调用connect()方法建立数据库连接。
  

2、创建内存数据库

• 如果使用“:memory:”表示文件名，Python会创建一个内存数据库。内存数据库中的所有数据均保存在内存中，关闭连接对象时，所有数据自动删除。

3、创建临时数据库

• 如果使用空字符串作为文件名，Python会创建一个临时数据库。临时数据库有一个临时文件，所有数据保存在临时文件中。连接对象关闭时，临时文件和数据也会自动删除。
  

4、关闭数据库连接

• 执行完所有操作后，应执行close()方法关闭连接对象，释放占用的资源。
  

（三）创建表

通过连接对象或游标对象的execute()方法执行create table语句创建表。

1、通过连接对象创建表

conn.execute('create table user(name text, gender text, age integer)')

• 删除刚才创建的user表
  

2、通过游标对象创建表

cursor = conn.cursor()
cursor.execute('create table user(name text, gender text, age integer)')

（四）添加记录

• 通过连接对象或游标对象的execute()方法执行insert into语句插入记录
  

• 添加记录后，可使用游标对象的rowcount属性查看影响的记录行数
  

• SQLite允许在insert into语句中使用问号表示参数，在execute()方法中用元组提供参数数据
  

• 使用参数时，可以使用executemany()方法一次添加多条记录，记录数据用元组列表表示
  

• 执行记录相关的修改操作（添加、删除或更新）时，应执行连接对象的commit()方法提交修改。如果没有执行commit()方法，关闭连接对象后，所有修改都会失效。
  

• 连接对象的另一个方法rollback()可用于撤销最后一次调用commit()方法后所做的修改。

（五）查询记录

1、使用游标对象的fetchall()方法提取全部查询结果

• 执行select语句可返回数据库中的数据。使用连接对象执行select语句时，返回包含查询结果的游标对象。游标对象的fetchall()方法提取全部查询结果。提取出的查询结果中，每条记录为一个元组，所有记录的元组组成一个列表。
  

• 使用连接对象的execute()方法执行SQL语句
  
  

2、使用游标对象来执行select语句

• 说明：调用游标对象的fetchall()方法之后，记录指针指向文件尾
  
• 能否将记录指针移向第一条记录？

3、使用循环来迭代fetchall()方法取回的数据

4、使用fetchone()方法提取一条记录

• fetchone()方法可以每次提取一条记录，返回的记录为一个元组。在达到表位时，返回None。
  
• 换一种方式来遍历全部记录
  

5、使用游标对象的fetchmany(n)方法提取记录

• fetchmany(n)方法可以每次提取n条记录。不指定参数时，返回一条记录。
  

6、获取字段名列表

（六）使用Row对象

Row对象可存储数据表中每行记录的字段名和数据。要在查询结果中返回Row对象，需要将连接对象的row_factory属性设置为“sqlite3.Row”，设置后，在游标对象的fetchX方法返回的数据中，每个记录为一个Row对象。可将Row对象转换为列表、元组、字典等序列对象。可对Row对象使用位置或字段名索引字段的值。Row对象的keys()方法可返回字段名列表。

1、设置在查询结果生成Row对象

2、将一个Row对象转换成列表、元组、字典

（1）将Row对象转换成列表

（2）将Row对象转换成元组

（3）将Row对象转换成字典

• 将一个Row对象转换成字典
  
• 获取数据表的字段列表
  
• 按索引或者字段名获取行对象的值
  
• 遍历整个记录集
  

（七）更新记录

1、更新单个字段值

• 任务：将李晓红的年龄改为30
  

2、更新多个字段值

• 任务：将张玉玲那条记录改成：童安格 男 25
  

（八）删除记录

1、条件删除记录

• 任务：删除全部男生记录
  

2、删除全部记录

• 任务：删除全部记录
  

（九）删除表与数据库

1、删除表

2、删除数据库

• 利用连接对象删除数据库不成功
  
• 利用游标对象删除数据库

五、下载并安装MySQL

（一）下载MySQL

• 链接：https://pan.baidu.com/s/1BcmDyMCkk-8_zzvOFtoy3Q 提取码：qgb2
  

（二）安装MySQL

• 双击安装程序图标，进入安装向导，按提示进行操作即可。注意，端口号是3306。
  
• 完成安装之后，看开始菜单
  
• 启动MySQL 5.7命令行客户端，输入密码，然后出现MySQL的命令行提示符 - mysql>.data
  
• 查看数据库
  

六、使用MySQL操作数据库与表

（一）在Navicat里创建MySQL连接

• 单击【连接】右边的下拉箭头，弹出快捷菜单，选择【MySQL…】
  
• 输入连接名、主机名以及密码，然后单击【连接测试】
  
  
• 双击【mysql】打开连接
  

（二）创建数据库 - student

• 选中【mysql】连接，单击右键，弹出快捷菜单，选择【新建数据库…】
  
  
• 查看新建的数据库 - student，目前是关闭状态
  
• 双击【student】，打开数据库
  

（三）创建表

1、创建stu表

• 执行SQL语句创建stu表

CREATE TABLE stu (
  id INT PRIMARY KEY NOT NULL,
  name VARCHAR(10),
  gender VARCHAR(2),
  age INT
);

• 查看stu表结构
  
• 插入表记录

INSERT INTO stu VALUES (1, '余星舟', '男', 19);
INSERT INTO stu VALUES (2, '李云美', '女', 18);
INSERT INTO stu VALUES (3, '张振强', '男', 20);
INSERT INTO stu VALUES (4, '郑小翠', '女', 19);

• 查看表记录
  

2、创建score表

• 执行SQL语句创建score表

CREATE TABLE score (
  
以上是关于Python编程基础14：数据库编程的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 
 [Python] 文科生零基础学编程系列二——数据类型变量常量的基础概念
 哪有python编程入门经典教程
 少儿Python编程
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