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Python学习：数据库操作篇

在这个信息爆炸的时代，数据库就像是一个个巨大的宝藏库，里面藏着无数珍贵的数据宝石。而Python，就是那把能够打开这些宝藏库的神奇钥匙。在这一章中，我们将一起学习如何使用Python来操作数据库，包括SQLite、ORM（对象关系映射）以及NoSQL数据库。

1. SQLite

SQLite是一个轻量级的数据库，它不需要独立的服务器进程，数据库文件就是它存储数据的地方。在Python中，我们可以使用sqlite3模块来操作SQLite数据库。

创建SQLite数据库：
在Python中，你可以通过sqlite3模块连接到一个SQLite数据库，如果数据库不存在，它将自动创建。

import sqlite3def create_connection(db_file):""" 创建到SQLite数据库的连接 """conn = Nonetry:conn = sqlite3.connect(db_file)return connexcept Exception as e:print(e)def create_table(conn):""" 创建表 """try:c = conn.cursor()c.execute("""CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id integer PRIMARY KEY,name text NOT NULL,age integer);""")except Exception as e:print(e)# 创建数据库连接
conn = create_connection("mydatabase.db")
if conn is not None:create_table(conn)
else:print("无法创建数据库连接。")

在这个例子中，我们创建了一个名为mydatabase.db的SQLite数据库，并在其中创建了一个名为users的表。

插入数据：
你可以使用execute方法来插入数据。

def insert_user(conn, user):""" 新增用户 """sql = ''' INSERT INTO users(name, age)VALUES(?,?) '''cur = conn.cursor()cur.execute(sql, user)conn.commit()return cur.lastrowid# 插入数据
user = ('Kimi', 30)
id = insert_user(conn, user)
print(f"用户ID：{id}")

在这个例子中，我们向users表中插入了一个新的用户。

查询数据：
你可以使用execute方法来查询数据。

def select_all_users(conn):""" 查询所有用户 """cur = conn.cursor()cur.execute("SELECT * FROM users")rows = cur.fetchall()for row in rows:print(row)# 查询数据
select_all_users(conn)

在这个例子中，我们查询了users表中的所有用户。

更新和删除数据：
你可以使用execute方法来更新和删除数据。

def update_user(conn, user):""" 更新用户 """sql = ''' UPDATE usersSET name = ?WHERE id = ?'''cur = conn.cursor()cur.execute(sql, user)conn.commit()def delete_user(conn, id):""" 删除用户 """sql = 'DELETE FROM users WHERE id=?'cur = conn.cursor()cur.execute(sql, (id,))conn.commit()# 更新数据
update_user(conn, ('Moonshot', 30))# 删除数据
delete_user(conn, 1)

在这个例子中，我们更新了一个用户的名字，并删除了一个用户。

实例：创建一个图书馆管理系统

def create_library_db():conn = create_connection("library.db")if conn is not None:create_table(conn)return connelse:print("无法创建数据库连接。")return Nonedef add_book(conn, book):""" 添加书籍 """sql = ''' INSERT INTO books(title, author, year)VALUES(?,?,?) '''cur = conn.cursor()cur.execute(sql, book)conn.commit()return cur.lastrowiddef list_books(conn):""" 列出所有书籍 """cur = conn.cursor()cur.execute("SELECT * FROM books")rows = cur.fetchall()for row in rows:print(row)# 创建数据库连接
conn = create_library_db()
if conn is not None:# 添加书籍book = ('Python编程', 'Kimi', 2024)id = add_book(conn, book)print(f"书籍ID：{id}")# 列出书籍list_books(conn)
else:print("无法创建数据库连接。")

在这个例子中，我们创建了一个图书馆管理系统，它允许我们添加书籍和列出所有书籍。

2. ORM（对象关系映射）

ORM是一种编程技术，它允许你使用面向对象的方法来操作数据库。在Python中，我们可以使用SQLAlchemy这样的ORM库来操作数据库。

安装SQLAlchemy：
首先，你需要安装SQLAlchemy。

pip install SQLAlchemy

定义模型：
你可以定义模型类来映射数据库表。

from sqlalchemy import create_engine, Column, Integer, String
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
from sqlalchemy.orm import sessionmakerBase = declarative_base()class User(Base):__tablename__ = 'users'id = Column(Integer, primary_key=True)name = Column(String)age = Column(Integer)# 创建数据库引擎
engine = create_engine('sqlite:///mydatabase.db')# 创建表
Base.metadata.create_all(engine)

在这个例子中，我们定义了一个User模型，并创建了一个SQLite数据库。

添加数据：
你可以使用ORM会话来添加数据。

Session = sessionmaker(bind=engine)
session = Session()new_user = User(name='Kimi', age=30)
session.add(new_user)
session.commit()

在这个例子中，我们添加了一个新的用户。

查询数据：
你可以使用ORM会话来查询数据。

# 查询所有用户
users = session.query(User).all()
for user in users:print(user.name, user.age)

在这个例子中，我们查询了所有用户。

更新和删除数据：
你可以使用ORM会话来更新和删除数据。

# 更新用户
user_to_update = session.query(User).filter_by(name='Kimi').first()
user_to_update.age = 31
session.commit()# 删除用户
user_to_delete = session.query(User).filter_by(name='Kimi').first()
session.delete(user_to_delete)
session.commit()

在这个例子中，我们更新了一个用户的年龄，并删除了一个用户。

实例：创建一个博客系统

class Post(Base):__tablename__ = 'posts'id = Column(Integer, primary_key=True)title = Column(String)content = Column(String)# 创建表
Base.metadata.create_all(engine)# 添加文章
new_post = Post(title='Python学习大纲', content='这是一篇关于Python学习大纲的文章。')
session.add(new_post)
session.commit()# 查询文章
posts = session.query(Post).all()
for post in posts:print(post.title, post.content)# 更新文章
post_to_update = session.query(Post).filter_by(title='Python学习大纲').first()
post_to_update.content = '这是一篇更新后的关于Python学习大纲的文章。'
session.commit()# 删除文章
post_to_delete = session.query(Post).filter_by(title='Python学习大纲').first()
session.delete(post_to_delete)
session.commit()

在这个例子中，我们创建了一个博客系统，它允许我们添加文章、查询文章、更新文章和删除文章。

3. NoSQL数据库

NoSQL数据库是一种非关系型数据库，它不需要固定的表结构。在Python中，我们可以使用PyMongo这样的库来操作MongoDB这样的NoSQL数据库。

安装PyMongo：
首先，你需要安装PyMongo。

pip install pymongo

连接到MongoDB：
你可以使用PyMongo连接到MongoDB。

from pymongo import MongoClientclient = MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]

在这个例子中，我们连接到了一个名为mydatabase的MongoDB数据库。

插入数据：
你可以使用PyMongo插入数据。

users_collection = db["users"]new_user = {"name": "Kimi", "age": 30}
users_collection.insert_one(new_user)

在这个例子中，我们向users集合中插入了一个新的用户。

查询数据：
你可以使用PyMongo查询数据。

users = users_collection.find()
for user in users:print(user["name"], user["age"])

在这个例子中，我们查询了users集合中的所有用户。

更新和删除数据：
你可以使用PyMongo更新和删除数据。

# 更新用户
users_collection.update_one({"name": "Kimi"}, {"$set": {"age": 31}})# 删除用户
users_collection.delete_one({"name": "Kimi"})

在这个例子中，我们更新了一个用户的年龄，并删除了一个用户。

实例：创建一个购物车系统

products_collection = db["products"]
carts_collection = db["carts"]# 添加商品
new_product = {"name": "Python编程书籍", "price"
: 100}
products_collection.insert_one(new_product)# 添加购物车
new_cart = {"user": "Kimi", "items": [{"product": "Python编程书籍", "quantity": 2}]}
carts_collection.insert_one(new_cart)# 查询购物车
carts = carts_collection.find()
for cart in carts:print(cart["user"], cart["items"])# 更新购物车
carts_collection.update_one({"user": "Kimi"}, {"$set": {"items": [{"product": "Python编程书籍", "quantity": 3}]}})

在这个例子中，我们创建了一个购物车系统，它允许我们添加商品、添加购物车、查询购物车和更新购物车。

小结

数据库操作是Python中的一项强大技能，它让我们的程序能够存储和查询大量的数据。通过SQLite，我们可以操作关系型数据库。通过ORM，我们可以以面向对象的方式操作数据库。通过NoSQL数据库，我们可以操作非关系型数据库。

现在，你已经掌握了Python中数据库操作的基础。但是，这只是冰山一角。在编程的世界里，还有更多高级的概念等着你去探索。编程就像是一场冒险，而你已经迈出了第一步。祝你在编程的世界里旅途愉快！🐍💻