Python小白的数据库入门

前言

可以毫不夸张的说，不懂数据库，不是真正的程序员。纷繁复杂，界面绚丽的程序，最本质的无非都是在操作数据而已。既然有数据，那就肯定需要一个东西去存放并管理这些数据，而数据库就是这么一个软件。
有些人可能没有直接接触过数据库，但我相信大部分人都用过Excel这种表格工具。实际上，它就相当于一个简单的数据库，与之相比，更贴切的可能是 Access数据库。

在学习数据库之前，我们先看看数据库到底长什么样子，得先有感性认识才行

这是MySql数据库

这是Sqlite3数据库

以上两个是主流的关系型数据库，我们观察之后发现，它们与我们熟知的Excel好像也没有什么不同。关系型数据库里面放的都是一张张的表，就如同Excel中的工作簿。就算不熟悉Excel，但每一张表也都是我们从小到大所熟悉的那种表结构，例如课程表、值日表之类的。

与Excel不同的是，数据库提供了快速的、高效的编程接口，可以让我们非常简洁、灵活的以代码去操作这个数据库，例如删除一条数据、新增一条数据、对数据进行排序，就想我们经常对价格、销量、好评排序那样。这些都是Excel无法比拟的。

SQL数据库

所谓数据库，即存储数据的仓库。每一个数据库可以存放若干个数据表，这里的数据表就是我们通常所说的二维表，分为行和列，每一行称为一条记录，每一列称为一个字段。表中的列是固定的，可变的是行。要注意，我们通常需要在列中指定数据的类型，在行中添加数据，即我们每次添加一条记录，就添加一行，而不是添加一列。对数据库的操作可以概括为就是向数据库中添加、删除、修改和查询数据，其中查询功能最为复杂。

先简单了解了一下数据库，接下来学习一下数据库相关的概念。

数据库SQL语言入门

SQL简介

结构化查询语言(Structured Query Language)简称SQL，是一种特殊目的的编程语言，是一种数据库查询和设计语言，用于存取数据以及查询、更新和管理关系数据库系统.

简而言之，SQL就是一种脚本编程语言，是绝大多数数据库的通用语言。没错，刚学会Python，接下来又得学习新的语言……不过，对于非DBD（Database Desktop，数据库维护人员）的开发人员而言，并不需要对SQL语言掌握得太深入，SQL的基本用法实际上是比Python还简单的。

SQL 的作用

• SQL 面向数据库执行查询
• SQL 可在数据库中插入新的记录
• SQL 可更新数据库中的数据
• SQL 可从数据库删除记录
• SQL 可在数据库中创建新表
• SQL 可在数据库中创建视图

SQL语句分类

共分为四种

1. DDL（data definition language）数据定义语言
   主要是对数据库中的表以及表中的列等的定义和操作

2. DML（data manipulation language）数据操纵语言
   对数据库里的表中数据进行操作的语言

3. DCL（Data Control Language）数据库控制语言

4. TCL（Transaction Control Language）事务控制语言

其中DDL和DML是最常用的语言，是重中之重，其他两种忽略

SQLite 数据库

SQLite 是一款轻型的嵌入式数据库，占用资源及其低，这是它受人青睐的原因之一，在嵌入式设备（如手机）中只需要几百 K 的内存即可。它不仅支持数据库通用的增删改查，还支持事务功能，功能还比较强大。
SQLite 数据库实际上就是一个文件，这个文件的后缀名通常是 .db，database的缩写，它的第一个版本诞生于 2000 年，最近版本为 SQLite3。
除了SQLite数据库，还有其他几种常见的数据库，例如Oracle、SQL Server、MySQL等等

这里我们选取SQLite作为入门来学习数据库，因为它搭建非常简单，极容易上手。与之相比，其他的数据库都需安装，配置，启动服务等等操作。而Python在标准库已经自带了这种数据库。

SQLite 中的数据类型

数据库是存储数据的，它自然会对数据的类型进行划分，SQLite 划分有五种数据类型（不区分大小写）

1. NULL 类型，取值为 NULL，表示没有或者为空
2. INTERGER类型，取值为带符号的整数，即可为负整数
3. REAL类型，取值为浮点数
4. TEXT 类型，取值是字符串
5. BLOB类型，是一个二进制的数据块，即字节串，可用于存放纯二进制数据，例如图片

DDL语句

简单说，其实主要就是用来创建表的，当然也可以删除表，或者修改表的定义，比如原表只有三列，现在需要五列，就要修改表的定义

• 概念理解
  • 表： 可以理解为我们通常所说的二维表，分为横纵（行列），用于存放数据
  • 字段： 就是表中的列名
  • 主键： 就是一种特殊的列。每一行数据的主键不能相同，是这一行数据的唯一标识，就像人的身份证号

创建表

create table  表名称(列名1 类型 配置, 列名2 类型  配置, 列名3 类型 配置);

注意，SQL语言是不区分大小写的，create 也可以写成CREATE。另外，每一句SQL语句后面都需要一个;号结尾

示例：

create table contacts (
	id integer primary key autoincrement,
	name text not null ,
	phone text not null default 'unknow');

上面的DDL语句创建了一个叫contacts的表，并且定义了三个列，分别是id、name和phone，并且给每一个列定义了数据类型，分别是integer、text、text，这表明，id只能是一个整数，name和phone只能是字符串。
除了这些，还对每一个列做了一些配置，或者叫约束。

primary key autoincrement 的意思是指将id这个列定义为主键，并且从1开始自动增长，也就是说id这个列不需要人为的手动去插入数据，它会自动增长。

not null 指明这一列不能为空，当你插入数据时，如果不插入name或者phone的值，那么就会报错，无法完成这一次插入。

default 'unknow' default关键字代表设置默认值，这里指定它默认值是字符串'unkonw'，当不插入这一列数据时，默认就是这个值。此处写法是有些多余的，它与not null 一起用是没有意义的，因为not null已经指明这一列必须插入，不可能为null，那就不需要默认值了，当然，此处只是为了演示default的用法

特别注意
当Python程序运行建表语句时，如果表已经存在了，再去创建一遍会报错崩溃，因为你的程序第一次运行时执行了一遍建表语句，第2次第3次…去执行，表已经在第1次的时候创建了，这个时候就报错崩溃了。因此通常需要在建表语句中加入一个判断，判断这个表是否存在。

create table if not exists stu_info(
	id integer primary key autoincrement,
	name text not null,
	number text);

如上所示，在建表语句中增加了一个if not exists的判断，每次运行都会先判断，不存在才会执行后面的语句创建

删除表

  drop table 表名称;
  drop table if exists 表名称;

修改表

/* 修改表名称 */
alter table 原表名 rename to 新表名;

/* 添加新列 */
alter table 表名称 add column 列名1 类型 配置,列名2 类型  配置

示例：

alter table contacts rename to students;
alter table contacts add column email text,qq text not null;

DML语句

对数据库里的表数据进行相应的增、删、改、查的操作。注意，这里是表中的数据，而DDL则是对表的结构进行创建或修改，注意区分

添加

#想要插入的字段和值的顺序要一一对应起来
insert into 表名称 （字段1，字段2，字段3……） values （被插入的值1，值2，值3……）

insert into 表名称  values（值1，值2，值3……）

要注意，使用简略的语句，必须插入全部字段，顺序对应，不能遗漏一个

示例：

insert into stu_info (name,number,age) values("zhangsan","20171220",20);

删除

delete  from  表名称  where 字段 = 条件;

# 用于删除表中所有数据，但不删除表
delete from 表名  或者  delete * from 表名

示例：

delete from stu_info  where number = "20171221";

修改

update 表名称  set 字段1=值1，字段2=值2,……  where 字段 = 条件;   

注意，此处值是你要修改的值，此语句可用来修改满足条件的一行或多行

示例：

update stu_info set name = "zhangsan",age=10  where number = "20171221";

查询

#查询的字段就是你要查询的列名，用*可表示查询全部字段    
select 查询的字段 from 表名称 where 字段 = 条件;

#查询整张表的所有数据
select * from 表名称;

示例：

select * from  food_types  where name = "apple" 

多表查询
如果两张表有关系，譬如，一张表是班干部表，记录了所有班干部，另一张表是全体学生表，记录每一个学生的情况，那么显然这两种表是有关系的。因为一个人既可以在学生表中，也可以在班干部表中。如果我们在班干部表中查到了他的学号，那么就可以用这个学号再去全体学生表中查出他的全部信息，包括考试成绩等等这些，这就是所谓的多表查询。

如下例，我们需要查询的是table1中的abc字段的内容，则从table1,table2两张表去查，当满足条件table1中的xxx字段的内容等于table2中的xxx字段的内容时，就返回这些符合条件的数据。

select table1.abc from table1,table2 where table1.xxx=table2.xxx;

或者等价于

select table1.abc from table1 inner join table2 on table1.xxx=table2.xxx;

特别注意
SQL语句中，text类型的字符串常量需要用单引号或者双引号括起来，推荐使用单引号。

例如:

select * from stu_info where name = 'zhangsan'

以上也就是数据库中常说的所谓CRUD操作（create、read、update、delete），分别代表对数据的增删改查。

Python中的SQLite

操作SQLite

操作该数据库的大致步骤就是连接数据库，然后对数据库进行增删改查等操作即可。

操作步骤

1. 导入模块
2. 连接数据库，返回连接对象
3. 调用连接对象的execute()方法，执行SQL语句，进行增删改的操作，如进行了增添或者修改数据的操作，需调用commit()方法提交修改才能生效；execute()方法也可用于执行DDL语句进行创建表的操作
4. 调用连接对象的cursor()方法返回游标对象，然后调用游标对象的execute()方法执行查询语句，查询数据库
5. 关闭连接对象和游标对象

示例代码：

# 导入模块
import sqlite3

# 连接数据库，返回连接对象
conn = sqlite3.connect("D:/my_test.db")

# 调用连接对象的execute()方法，执行SQL语句
# (此处执行的是DDL语句，创建一个叫students_info的表)
conn.execute("""create table if not exists students_info (
id integer primary key autoincrement,
name text,
age integer,
address text)""")

# 插入一条数据
conn.execute("insert into students_info (name,age,address) values ('Tom',18,'北京东路')")

# 增添或者修改数据只会必须要提交才能生效
conn.commit()

# 调用连接对象的cursor()方法返回游标对象
cursor = conn.cursor()

# 调用游标对象的execute()方法执行查询语句
cursor.execute("select * from students_info")

# 执行了查询语句后，查询的结果会保存到游标对象中，调用游标对象的方法可获取查询结果
# 此处调用fetchall方法返回一个列表，列表中存放的是元组，
# 每一个元组就是数据表中的一行数据
result = cursor.fetchall()

#遍历所有结果，并打印
for row in result:
    print(row)

#关闭
cursor.close()
conn.close()

游标对象

调用连接对象的cursor()方法可以得到一个游标对象，那么游标到底是什么呢？其实可以把游标理解为一个指针，如下图：

图中的指针就是游标cursor，假设右边的表就是查询到的结果，那么可以调用游标对象的fetchone()方法移动游标指针，每调用一次fetchone()方法就可以将游标指针向下移动一行，第一次调用fetchone()方法时，将游标从默认位置移动到第一行

# 调用游标对象的execute()方法执行查询语句
cursor.execute("select * from students_info")

# 将游标移动到第一行
row = cursor.fetchone()

# 当查询的结果集没有数据时，向下移动游标会返回空，如果不是空，说明有数据
if row !=None:
    print(row)

一行一行的手动去移动太太麻烦，可以使用循环

# 将游标移动到第一行
row = cursor.fetchone()

# 如果返回的结果集第一行有数据，进入循环
while row != None:
	# 打印第一行结果
	print(row)
	
	# 将游标指针向下再移动一行
	row = cursor.fetchone()

上面的例子主要讲解了游标的一些概念，通常只有在确定返回的结果只有一条数据（即一行）时，才会使用fetchone()方法，比如按id查询时，因为id是唯一的，查询的结果只可能有一条数据或者为空，不可能有多条，这时使用fetchone方法是非常好的。当返回的结果可能为多条数据时，通常使用fetchall()方法，该方法会返回一个结果列表，遍历这个列表就可得到多条结果。如第一个例子中的用法：

result = cursor.fetchall()

#遍历所有结果，并打印
for row in result:
	print(row)

之前的概念中也讲到，实际上执行完查询语句之后，所有的查询结果已经保存到cursor对象中，可以直接遍历cursor对象，与上面的调用fetchall()方法类似，区别就是调用fetchall()方法借助了列表，可以调用一些列表的函数对查询结果进行操作

#调用游标对象的execute()方法执行查询语句
cursor.execute("select * from students_info")

#直接遍历cursor对象，并打印
for row in cursor:
	print(row)

SQLite防注入

对于某些特殊符号的数据，直接使用上述方法拼接字符串，可能会造成意想不到的错误，因此，应当使用另一种安全的，可防Sql注入攻击的方式插入数据。

cursor.execute("insert into students_info values (?,?,?)",
('Tom',18,'北京东路'))

这里的?相当于占位符，execute方法的第二个参数是一个元组，元组中的元素会替换掉占位符。注意，这里和字符串拼接是不同的，会进行sql的预编译，可防止SQL注入

数据库可视化

当我们创建生成了数据库之后，使用代码或命令行来查看数据库的内容是不方便的，这时候就需要一个界面软件来打开数据库查看，不同的数据库，有不同的可视化软件，即使同一款数据库，也会有多种可视化工具，对于Sqlite3而言，推荐使用SQLiteStudio软件查看 官网链接

归纳总结

需要注意，sqlite3模块的connect()函数用于连接数据库，其中传入的参数为数据库的路径，如果数据库不存在，则创建数据库，那么该路径就是数据库的保存路径；如果已经存在数据库，则打开数据库，该路径为当前数据的真实路径，路径填写错误，会造成程序崩溃！

Cursor游标对象的几个常用方法：

1. execute() 执行sql语句，通常执行查询语句
2. fetchone() 将游标指针向下移动一行，并返回当前行的数据
3. fetchall() 从结果中取出所有结果，返回所有结果的列表
4. close() 关闭游标

查询返回的一行数据是一个元组，如上面代码中，print(row)，其中row是一个元组，通过row[0]、row[1]等访问每一列数据，索引0对应上面代码中的id，索引1对应name，2对应age，以此类推

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