Python程序设计：从基础到人工智能实践标准教程-第9章 数据库编程

内容导读数据库是长期存储在计算机中、有组织、可共享、统一管理的大量数据的集合，绝大多数商业应用都需要使用数据库，如教务管理系统、食堂管理系统、购物网站、聊天软件等应用程序。Python提供了对各种数据库的良好支持，包括MySQL、SQLite、SQLServer、Oracle等数据库。本章将对数据库编程进行介绍。目录Contents9.1数据库基础9.2结构化查询语言SQL9.3MySQL的安装与使用9.4使用Python操作MySQL数据库9.5使用Python操作SQLite数据库9.6拓展练习9.1.1什么是数据库数据库，简单的讲，就是存放数据的仓库，只不过这个仓库是在计算机的存储设备上。严格的讲，数据库是长期存储在计算机内，有组织的、大量的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。数据库起源于20世纪50年代，在不断的发展和演变过程中，先后出现过网状数据库、层次数据库、关系数据库、面向对象数据库等不同类型的数据库。这些数据库分别采用了不同的数据模型（数据组织方式），目前应用最为广泛的数据库是关系数据库。9.1.2关系数据库关系数据库是建立在关系模型基础上的数据库，它采用关系数据模型来组织和管理数据。一个关系数据库可以看成是多个关系表的集合，每个关系表可以看成是一个二维表。目录Contents9.1数据库基础9.2结构化查询语言SQL关注微信公众号DSSF007，回复关键字“清华电脑学堂”获取更多资源9.3MySQL的安装与使用9.4使用Python操作MySQL数据库9.5使用Python操作SQLite数据库9.6拓展练习9.2.1创建数据库在使用数据库之前，首先需要创建数据库，创建数据库的具体语法如下：CREATEDATABASE数据库名称;数据库创建后，可以通过如下语句打开数据库：USE数据库名称;数据库也可以被删除，删除数据库的语句如下：DROPDATABASE数据库名称;9.2.2创建数据表一个数据库中可以包含多个数据表，创建数据表的具体语法如下：CREATETABLE表名称(列名称1数据类型,列名称2数据类型,列名称3数据类型,...);9.2.3插入数据INSERTINTO语句用于向数据表中插入记录，其语法如下：INSERTINTO表名(字段1,字段2,…字段n)values(值1,值2,…值n);也可以简化为如下的格式：INSERTINTO表名values(值1,值2,…值n);这种简化格式，不用指定具体字段名称，表示将按照数据表中字段的顺序依次赋值。9.2.4查询数据SELECT语句用于从表中选择数据，简单SELECT语句的语法格式如下：SELECT字段列表FROM表名WHERE查询条件;其中，字段列表用于指定要查询的列，它可以是一组列（字段）名、星号、表达式或变量等；WHERE子句用于设置查询条件，过滤掉不需要的记录，WHERE子句可以包含各种条件运算符。9.2.5修改数据UPDATE语句用于修改表中的数据，其语法如下：UPDATE表名SET列名=新值WHERE条件表达式;9.2.6删除数据DELETE语句用于删除表中的数据，其语法如下：DELETEFROM表名WHERE条件表达式;说明：使用UPDATE语句删除数据时，如果没有指定WHERE子句，则表示删除表中所有数据。例如，DELETEFROMstudents就表示删除学生表中所有数据。目录Contents9.1数据库基础9.2结构化查询语言SQL关注微信公众号DSSF007，回复关键字“清华电脑学堂”获取更多资源9.3MySQL的安装与使用9.4使用Python操作MySQL数据库9.5使用Python操作SQLite数据库9.6拓展练习9.3.1下载MySQL在浏览器地址栏中输入/archives/installer/，跳转到下载MySQL安装包的页面。9.3.2安装MySQL首先找到下载的MySQL安装文件，然后双击该文件，开始安装MySQL，如图所示。安装过程中，会出现选择安装类型的窗口，在该窗口中选择默认的安装类型即可，如图所示。9.3.2安装MySQL在后续出现的窗口中，连续单击“Next”按钮，直到出现如图9-4所示的组件列表窗口。单击“Execute”按钮，开始安装列表中给出的各种组件，安装完成后。结果如图。9.3.3使用MySQL安装完成后，MySQL数据库的后台服务进程自动启动。服务进程启动后，可以使用MySQL安装时自带的命令行工具操作MySQL数据库。9.3.3使用MySQL可以在命令提示符的后面输入SQL语句来执行数据库的各种操作。下面通过一个综合实例来演示操作MySQL数据库的方法。1. 创建数据库testDB2. 打开数据库testDB3. 创建数据表students4. 向数据表students中插入4条记录5. 查询数据表students中的数据6. 修改数据表students中的数据7. 删除数据表students中的数据8. 删除数据表students9. 删除数据库testDB目录Contents9.1数据库基础9.2结构化查询语言SQL关注微信公众号DSSF007，回复关键字“清华电脑学堂”获取更多资源9.3MySQL的安装与使用9.4使用Python操作MySQL数据库9.5使用Python操作SQLite数据库9.6拓展练习9.4.1连接MySQL数据库PyMySQL模块连接数据库时，使用的是pymysql.connect()函数，其常用的参数及说明如表所示。9.4.2创建数据库PyMySQL模块使用游标对象创建数据库，示例代码如下：importpymysql#数据库地址：'localhost',用户名：'root',密码：'258008'db=pymysql.connect(host='localhost',user='root',password='258008')cursor=db.cursor()#创建游标对象#游标对象执行创建数据库的SQL语句9.4.2创建数据库cursor.execute('createdatabaseschooldefaultcharset=utf8;')#游标对象执行查询所有数据库的SQL语句cursor.execute('showdatabases;')print(cursor.fetchall())#显示系统所有数据库cursor.close()#关闭游标db.close()#关闭数据库连接程序执行结果如下：(('information_schema',),('mysql',),('performance_schema',),('sakila',),('school',),('sys',),('world',))9.4.3创建数据表在MySQL数据库管理系统中存在多个系统数据库和用户数据库，因此在创建数据表时需要指定具体的数据库名称。PyMySQL模块使用游标对象连接school数据库，并在该数据库中创建students数据表，示例代码如下：importpymysql#数据库地址：'localhost',用户名：'root',密码：'258008',数据库名称：'school'db=pymysql.connect(host='localhost',user='root',password='258008',database='school')9.4.3创建数据表#创建游标对象cursor=db.cursor()#创建数据表的SQL语句sql='''CREATETABLEstudents(snovarchar(12)primarykey,namevarchar(20),sexvarchar(2),ageinteger(4));'''9.4.3创建数据表#执行创建表的SQL语句cursor.execute(sql)#显示数据库中所有的数据表cursor.execute('showtables;')print(cursor.fetchall())cursor.close()#关闭游标db.close()#关闭数据库连接上述程序执行结果如下：(('students',),)从程序执行结果可以发现，数据表students已经被成功创建。9.4.4插入数据PyMySQL模块向数据表中插入数据有3种方法：一次执行一个语句，插入一条记录；一次执行一个语句，插入多条记录；一次执行多个语句，插入多条记录。实现上述操作，需要使用PyMySQL模块中的两个函数。（1）cursor.excute(sql)函数一次执行一个语句，其中参数sql为SQL语句。（2）cursor.excutemany(sql,data)函数一次执行多个语句，其中参数sql为SQL语句，data为一个二维列表，其形式类似于数据表中的每条记录。cursor.excutemany(sql,data)函数会重复执行sql语句，将data里面的数据插入到数据表。9.4.4插入数据使用上述两个函数向数据表中插入数据。9.4.5查询数据查询操作是数据库所有操作中使用最为频繁的操作，PyMySQL模块提供了两个函数用于查询操作：（1）cursor.fetchone()函数函数的功能是从游标对象中获取一行数据，返回一个元组。如果没有数据，则返回None。（2）cursor.fetchall()函数从游标对象中获取所有的行数据，返回多个元组。如果没有数据，则返回None。游标对象除了上述两个经常使用的函数外，还有一个常用的rowcount属性，用于表示执行SQL语句后影响的行数。在查询操作中，cursor.rowcount代表的是从数据表这查询到的记录条数。9.4.6修改数据通过游标对象执行UPDATA语句可以实现对数据的修改操作。例如，将students数据表中学号为'001020250201'的学生的年龄增加1，示例代码如下：#导入pymysql模块importpymysqldb=pymysql.connect(host='localhost',user='root',password='258008',database='school')#创建游标对象cursor=db.cursor()9.4.6修改数据#查询修改前的数据select_sql="SELECT*FROMstudentsWHEREsno='001020250201';"#执行查询数据的SQL语句cursor.execute(select_sql)#获取数据one=cursor.fetchone()print('修改前:',one)9.4.6修改数据#修改数据的SQL语句update_sql="UPDATEstudentsSETage=age+1WHEREsno='001020250201';"#执行修改数据的SQL语句cursor.execute(update_sql)#提交到数据库mit()9.4.6修改数据#查询修改后的数据cursor.execute(select_sql)#获取一条数据one=cursor.fetchone()print('修改后:',one)cursor.close()#关闭游标db.close()#关闭数据库连接上述程序执行结果如下：修改前:('001020250201','杨佳','女',21)修改后:('001020250201','杨佳','女',22)9.4.7删除数据通过游标对象执行DELETE语句可以实现删除数据的操作。例如，将students数据表中学号为'001020250201'的学生删除，示例代码如下：importpymysqldb=pymysql.connect(host='localhost',user='root',password='258008',database='school')9.4.7删除数据#创建游标对象cursor=db.cursor()#查询数据的SQL语句sql01="SELECT*FROMstudentsWHEREsno='001020250201';"#删除前的数据cursor.execute(sql01)print('删除前:',cursor.fetchall())#删除数据的SQL语句sql02="DELETEFROMstudentsWHEREsno='001020250201';"cursor.execute(sql02)9.4.7删除数据#提交到数据库mit()#删除后的数据cursor.execute(sql01)print('删除后:',cursor.fetchall())cursor.close()#关闭游标db.close()#关闭数据库连接上述程序执行结果如下：删除前:(('001020250201','杨佳','女',22),)删除后:()目录Contents9.1数据库基础9.2结构化查询语言SQL关注微信公众号DSSF007，回复关键字“清华电脑学堂”获取更多资源9.3MySQL的安装与使用9.4使用Python操作MySQL数据库9.5使用Python操作SQLite数据库9.6拓展练习9.5.1连接SQLite数据库Python3通过SQLite3模块连接数据库时，如果数据库不存在，则会自动创建一个数据库，示例如下：#导入sqlite3模块importsqlite3#指定数据库名称和路径dbName="d:\\test.db"#连接数据库，如果数据库不存在，则在指定的目录创建数据库con=sqlite3.connect(dbName)print('连接数据库成功')#关闭数据库连接con.close()上述程序执行结果如下：连接数据库成功9.5.2创建数据表SQLite3模块使用游标对象连接test.db数据库，并在该数据库中创建students数据表，示例代码如下：#导入sqlite3模块importsqlite3#指定数据库名称和路径dbName="d:\\test.db"#连接数据库，如果数据库不存在，则在指定的目录创建数据库con=sqlite3.connect(dbName)#创建游标对象cursor=con.cursor()9.5.2创建数据表#创建游标对象cursor=con.cursor()#创建数据表的SQL语句sql='''CREATETABLEstudents(snovarchar(12)primarykey,namevarchar(20),sexvarchar(2),ageinteger(4));'''9.5.2创建数据表#游标对象执行创建表的SQL语句cursor.execute(sql)#提交到数据库mit()print('创建数据表成功')cursor.close()#关闭游标con.close()#关闭数据库连接上述程序执行结果如下：创建数据表成功9.5.3插入数据SQLite3模块和PyMySQL模块一样，也提供了两个插入数据的函数：cursor.excute(sql)和cursor.excutemany(sql,data)函数。使用上述两个函数向数据表中插入数据，示例代码如下：#导入sqlite3模块importsqlite3#指定数据库名称和路径dbName="d:\\test.db"#连接数据库，如果数据库不存在，则在指定的目录创建数据库con=sqlite3.connect(dbName)#创建游标对象cursor=con.cursor()9.5.3插入数据#插入一条数据的SQL语句sql01="INSERTINTOstudents(sno,name,sex,age)values('001020250101','曹语','女',19);"#游标对象执行SQL语句cursor.execute(sql01)#插入多条记录的SQL语句sql02="""INSERTINTOstudents(sno,name,sex,age)values('001020250102','张泉','男',18),('001020250103','丁当','男',21);"""9.5.3插入数据#游标对象执行SQL语句cursor.execute(sql02)#待插入的多条记录data=[('001020250104','李圆','男',20),('001020250201','杨佳','女',22)]#注意：这里需要用?代替数据sql03='INSERTINTOstudents(sno,name,sex,age)values(?,?,?,?);'#游标对象执行SQL语句cursor.executemany(sql03,data)9.5.3插入数据#提交到数据库mit()print('插入数据成功')cursor.close()#关闭游标con.close()#关闭数据库连接上述程序执行结果如下：插入数据成功9.5.4查询数据SQLite3也是通过cursor.fetchone()函数和cursor.fetchall()函数查询数据。和PyMySQL模块不同的是，SQLite3模块中的cursor.fetchall()函数返回的是一个元素为元组的二维列表。查询数据的示例代码如下：#导入sqlite3模块importsqlite3#指定数据库名称和路径dbName="d:\\test.db"#连接数据库，如果数据库不存在，则在指定的目录创建数据库con=sqlite3.connect(dbName)#创建游标对象9.5.4查询数据cursor=con.cursor()#SQL语句sql="SELECT*FROMstudents;"#执行SQL语句cursor.execute(sql)#获取一条数据one=cursor.fetchone()print(type(one))print(one)9.5.4查询数据#获取所有数据alldata=cursor.fetchall()print(type(alldata))foriteminalldata:print(item)cursor.close()#关闭游标con.close()#关闭数据库连接9.5.4查询数据上述程序执行结果如下：<class'tuple'>('001020250101','曹语','女',19)<class'list'>('001020250102','张泉','男',18)('001020250103','丁当','男',21)('001020250104','李圆','男',20)('001020250201','杨佳','女',22)9.5.5修改数据通过游标对象执行UPDATA语句可以实现对数据的修改操作。例如，将students数据表中学号为'001020250201'的学生的年龄增加1，示例代码如下：#导入sqlite3模块importsqlite3#指定数据库名称和路径dbName="d:\\test.db"#连接数据库，如果数据库不存在，则在指定的目录创建数据库con=sqlite3.connect(dbName)#创建游标对象cursor=con.cursor()9.5.5修改数据#查询修改前的数据select_sql="SELECT*FROMstudentsWHEREsno='001020250201';"#执行查询数据的SQL语句cursor.execute(select_sql)#获取数据one=cursor.fetchone()print('修改前:',one)9.5.5修改数据#修改数据的SQL语句update_sql="UPDATEstudentsSETage=age+1WHEREsno='001020250201';"#执行修改数据的SQL语句cursor.execute(update_sql)#提交到数据库mit()9.5.5修改数据#查询修改后的数据cursor.execute(select_sql)#获取一条数据one=cursor.fetchone()print('修改后:',one)cursor.close()#关闭游标con.close()#关闭数据库连接上述程序执行结果如下：修改前:('001020250201','杨佳','女',22)修改后:('001020250201','杨佳','女',23)9.5.6删除数据通过游标对象执行DELETE语句可以实现删除数据的操作。例如，将students数据表中学号为'001020250201'的学生删除，示例代码如下：#导入sqlite3模块importsqlite3#指定数据库名称和路径dbName="d:\\test.db"#连接数据库，如果数据库不存在，则在指定的目录创建数据库con=sqlite3.connect(dbName)#创建游标对象9.5.6删除数据cursor=con.cursor()

#查询数据的SQL语句sql01="SELECT*FROMstudentsWHEREsno='001020250201';"#删除前的数据cursor.e