Python技术实现一个完整的任务需求
简介
题目：经理管理上市菜品数据库
经理要进行登录验证，用户名和密码与数据库中匹配才可进入登录成功后经理可进行三种操作：查询，增加，删除
查询：输入命令select，查询结果会写入文件，并且显示在客户端
增加：输入命令add，每条记录以逗号分隔，记录之间以空格分隔
删除：输入命令delete，输入要删除的菜品编号
文件有两个：
日志文件，记录何时进行何种操作，以及增加的内容和删除的菜品名称
查询结果文件，存放查询当前上市菜品的信息结果
线程写日志
详写
需求分析
背景
生活水平不断提高，大大小小的餐馆随处可见。每个餐馆都有自己的招牌菜，同时也有一些不太受欢迎的菜品，这就需要对店面的销售菜品种类及价格进行管理，比如将不受喜爱的菜品去除，调整一下价格，增加一些新品等等。对菜品进行实时动态的系统更新，可以方便餐馆运营。
需求
经理对菜品系统的操作包括select（查询），add（增加），delete（删除）。
实现该系统需要4项技术：多线程、文件操作、数据库操作、网络编程。
多线程：编写线程函数，进行写文件操作。
文件操作：包括两个文件，日志文件和查询结果文件。
日志文件记录经理在何时进行了何种操作，如果进行增加操作，记录在何时增加了什么内容，若进行删除，记录在何时删除了哪个菜品。
数据库操作：包含两张表，manager和menu。
manager（name，password）name表示用户名，password表示登录密码
menu（mno，mname，price）mno菜品编号，mname菜品名称，price价格
网络编程：使用TCP传输，模拟client和server，经理在client端操作，菜品管理系统相当于server，反馈给client操作提示。
设计方案
功能
该系统实现的是经理对数据库中菜品表的查询、修改和删除。查询当前本餐馆销售哪些菜品，包括菜品的编号，名称和价格。如果餐馆增加了一些菜式，在数据库中对这些菜式进行添加。如果某些菜式不再上市，需要从系统中删除，给出要删除的菜品编号，在日志文件中记录被删除的菜品名称。
架构
采用TCP网络连接进行模拟，经理作为client，被管理的上市菜品数据库系统作为server。
client
首先进行登录者判断，用户名和密码和数据库中manager表中的信息一致，则和server建立连接，开始按照server的提示进行通信和操作，输入的指令为bye时，表示不再操作了，断开通信。如果不一致，直接断开连接，不进行进一步的操作。
server
client所有的操作规则全部在server中定义，包括日志文件和查询结果文件的写入。server接收client传过来的消息，首先将它转为str（）型，再进行判断要执行的是哪一个操作。对于client发送的每一个操作请求，都会调用线程进行日志文件的写入，在执行完后，也会告诉client操作完毕。
操作1，查询。这个操作比较简单，直接执行sql语句，将查询得到的信息，通过调用线程，逐条写入到查询结果文件中，并在client中显示。
操作2，新增。得到这条指令后，发送给client一条提示信息，“请输入更新内容”，然后再对接收到更新信息进行写入数据库操作。
操作3，删除。基本流程类似操作2，反馈给client一条提示信息，“请输入删除的菜品编号”，接收到编号以后，先查询该编号的菜品名称，进行日志文件的写入，然后再执行删除操作。
若接收到的消息的小写格式为bye，则断开连接，表示操作已完成，同时关闭文件和数据库。
若接收到除以上内容外的信息，则默认为是错误信息，提示client重新输入。
逻辑流程
根据系统的功能，画出流程图如图2-1所示。
数据库设计
数据库中包含两个表。
一个是manager表，两列：name和password，分別表示用户名和密码。只有一条记录，即经理的用户名和对应的密码，用户名为jl，密码为python666。用作登录验证。
一个是menu表，三列：mno，mname，price，分别表示菜品编号，菜品名称和价格。初始插入两条记录：1，pork，15和2，chicken，20。
两个表结构如图2-2和2-3所示。
系统实现
前期准备
首先创建一个数据库，python.db。在数据库中创建两个表，具体如上一节中的数据库设计所示。
client
用到三个模块：socket，sys，sqlite3。
对于登录验证，要求输入的格式是以逗号分隔用户名和密码，然后对输入的整个字符串进行拆分，拆分格式就是以逗号为分界符，放到数组中，代码实现为：
c = input('Input thecontent:')
c=c.split(',')
将从数据库manager表中查询到的用户名和密码分别存放到user和pwd中，如果列表第一个元素与user相同，且第二个元素与pwd相同，则登录成功，否则失败，断开连接，代码实现：
if c[0]==user andc[1]==pwd:
print("登录成功！")
……(继续操作)
else:
print("登录失败！")
（关闭连接）
server
用到的模块有socket，os.path中的 commonprefix，sqlite3，time，threading，re。
连接数据库，并且以追加写的格式打开两个文本文件，log.txt作为日志文件，cp.txt作为查询结果文件，代码实现：
con=sqlite3.connect("D://python程序设计/大作业/python.db")
f1=open('D://python程序设计/大作业/log.txt','a+')
f2=open('D://python程序设计/大作业/cp.txt','a+')
定义四个线程函数，其中三个是和日志文件相关，一个和查询结果文件相关。三个日志文件相关函数中，一个记录经理在何时进行了何种操作，含有一个参数，为操作类型；一个记录经理在何时新增了哪些内容，参数为增加的内容；还有一个记录经理删除了哪个菜品，参数是根据输入的菜品编号查询到的菜品名称。时间使用time模块的ctime（）方法。
从client接收到的信息转化为str（）类型，然后和规定的操作进行匹配。
查询。如果接收到的为select，先启动线程进行日志文件的写入，然后执行sql语句，进行数据库查询，对于每一个查询结果，调用一个线程进行查询结果文件写入，执行完后返回给client查询结果，代码实现：
t1=threading.Thread(target=w_log1,args=(data,))
t1.start()
jl=con.execute("select* from menu")
j2=[]
for i in jl:
t2=threading.Thread(target=w_cp,args=(i,))
t2.start()
j2.append(i)
answers=str(j2)
conn.sendall(answers.encode())
新增。如果接收到的是add，这个模块只进行日志文件写入，返给client一条“请输入新增内容”的提示信息，具体的增加在输入新增内容再进行操作。判断输入的内容是不是要新增的记录使用正则表达式，match（）方法进行匹配，以数字开头，然后是字母，再数字，一条记录之间用逗号分隔，如果一次输入不止一条记录，记录之间用空格分隔，r'\b\d,[a-zA-Z]+,\d.*\b'。将输入的整个字符串以先以空格作为分隔符进行拆分，放到列表里。然后，遍历列表，对于该列表中的每一个元素再进行拆分，以逗号作为分隔符，放入另一个列表中，每个元素插入到对应的数据库表中。执行完后，发送给client“新增完毕”的提示信息，代码实现：
data=data.split(' ')
for i in data:
i=i.split(',')
t1=threading.Thread(target=w_log2,args=(i,))
t1.start()
con.execute("insert into menuvalues(?,?,?)",(int(i[0]),i[1],int(i[2])))
con.commit()
删除。如果接收到的是delete，只进行日志文件写入，提示client“请输入删除的菜品编号”。具体的删除操作在输入编号后进行，判断输入的是否是要删除的菜品编号，使用正则表达式，条件是只含有数字，r'\b\d*\d\b'。如果直接把接收到的数字写在sql语句里，计算机会把它看作是一个常量，并不是变量，所以分两步执行，先把sql语句单独赋给一个变量，将菜品编号连接到语句中，再使用execute（）执行。因为要将删除的菜品名称写在日志文件中，所以在删除之前，首先要根据菜品编号查询对应的菜品名称，再进行删除操作。执行完后，发送给client“删除完毕”的提示消息。代码实现：
s='select mname from menuwhere mno='+str(data)
result=con.execute(s)
for i in result:
t1=threading.Thread(target=w_log3,args=(i,))
t1.start()
s='delete from menu wheremno='+str(data)
con.execute(s)
con.commit()
正常结束操作。如果接收到的信息的小写格式是bye，关闭两个文件，然后断开连接。
如果接收到除以上内容的其他信息，则提示client“输入的信息有误，请重输”。
运行效果
登录失败
登录成功并操作
登录成功，先进行查询操作，然后新增记录，再查询一次，输入其他内容，验证是否提示信息有误。接下来是删除操作，再进行查询。
如图4-2所示
相应的日志文件内容如图4-3所示。
相应的查询结果文件如图4-4所示。
总结
在这次设计中，让我学会了如何综合利用学到的知识，如何将各项技术结合在一起，来完成一个比较大的系统。
虽然这次设计只是简单的模拟经理对餐馆上市菜品的管理，但是通过这个环节的设计，我体会到项目开发的困难和计算机编程技术对生产生活的重要作用，为社会带来极大的便利。
在设计过程中，遇到很多问题，比如，只能在client端输入一次信息，却无法得到设想的返回结果，之后查到原因是server未返回给client结果，消息的传递是相互的，一端发送，另一端必须也返回一个结果。印象最深的一个问题是，在关闭连接时，server总是提示一个属性错误，如图5-1所示。
原因是变量重名，将控制TCP连接的变量和一个字符串变量名字重复了，修改一下字符串的名字，错误就解决了。虽然这个错误很小，但是整个设计过程中，直到最后才发现错误的原因，让我体会到编程时一定要细心检查，即使这个错误对于整个系统并没有什么影响。python语言在使用变量时，虽然不用对变量进行定义，一个变量名可以代表不同的类型，但是也要进行区分，不同的变量类型最好不要相同的变量名，否则就会造成错误，不容易被发现。
代码
建数据库import sqlite3
import re
con=sqlite3.connect("python.db")
con.execute("create table manager(name text,password text)")
con.execute("create table menu(mno int,mname text,price int)")
con.execute("insert into manager values('jl','python666')")
cd=[(1,'pork',15),(2,'chicken',20)]
con.executemany("insert into menu values(?,?,?)",cd)
con.commit()
client
#coding=utf-8
import socket
import sys
import sqlite3
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 50007
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
try:
s.connect((HOST, PORT))
except Exception as e:
print('Server not found or not open')
sys.exit()
con=sqlite3.connect("D://python程序设计/大作业/python.db")
result=con.execute('select * from manager')
for i in result:
user=i[0]
pwd=i[1]
c = input('Input the content:')
c=c.split(',')
if c[0]==user and c[1]==pwd:
print("登录成功！")
while True:
c = input('Input the content:')
s.sendall(c.encode())
data = s.recv(1024)
data = data.decode()
print('Received:', data)
if data=='bye':
s.close()
if c.lower() == 'bye':
break
else:
print("登录失败！")
s.close()
server
#coding=utf-8
import socket
from os.path import commonprefix
import sqlite3
import time
import threading
import re
HOST = ''
PORT = 50007
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((HOST, PORT))
s.listen(1)
print('Listening on port:',PORT)
conn, addr = s.accept()
print('Connected by', addr)
con=sqlite3.connect("D://python程序设计/大作业/python.db")
f1=open('D://python程序设计/大作业/log.txt','a+')
f2=open('D://python程序设计/大作业/cp.txt','a+')
def w_log1(opt):
f1.write('manager在'+time.ctime()+'进行了'+opt+'操作\n')
def w_log2(cp):
f1.write('manager在'+time.ctime()+'新增了'+str(cp)+'\n')
def w_log3(mname):
f1.write('manager在'+time.ctime()+'删除了'+str(mname)+'\n')
def w_cp(ss):
f2.write(str(ss)+'\n')
while True:
data=conn.recv(1024).decode()
data=str(data)
if data=='select':
t1=threading.Thread(target=w_log1,args=(data,))
t1.start()
jl=con.execute("select * from menu")
j2=[]
for i in jl:
t2=threading.Thread(target=w_cp,args=(i,))
t2.start()
j2.append(i)
answers=str(j2)
conn.sendall(answers.encode())
elif data=='add':
t1=threading.Thread(target=w_log1,args=(data,))
t1.start()
answers='请输入新增内容'
conn.sendall(answers.encode())
elif re.match(r'\b\d,[a-zA-Z]+,\d.*\b',data):
data=data.split(' ')
for i in data:
i=i.split(',')
t1=threading.Thread(target=w_log2,args=(i,))
t1.start()
con.execute("insert into menu values(?,?,?)",(int(i[0]),i[1],int(i[2])))
con.commit()
answers='新增完毕'
conn.sendall(answers.encode())
elif data=='delete':
t1=threading.Thread(target=w_log1,args=(data,))
t1.start()
answers='请输入删除的菜品编号'
conn.sendall(answers.encode())
elif re.match(r'\b\d*\d\b',data):
s1='select mname from menu where mno='+str(data)
result=con.execute(s1)
for i in result:
t1=threading.Thread(target=w_log3,args=(i,))
t1.start()
s2='delete from menu where mno='+str(data)
con.execute(s2)
con.commit()
answers='删除完毕'
conn.sendall(answers.encode())
elif data.lower()=='bye':
f1.close()
f2.close()
answers='bye'
conn.sendall(answers.encode())
break
else:
answers='输入的信息有误，请重输！'
conn.sendall(answers.encode())
conn.close()
s.close()