（十一）Python 数据库的操作

一、访问SQLite数据库

SQLite是一个开源关系型数据库，具有零配置（Zero Configuration）、自我包含（Self-contained）和便于传输（Easy Transfer）等优点，由于其高度便携，使用方便、结构紧凑、高效和可靠，因此被广泛用于移动设备嵌入式数据库作为前端数据存储。SQLite支持规范的SQL(Structured Query Language,结构化查询语言)，可方便地支持数据库系统原型研发和移植。
SQLite将整个数据库的表、索引、数据都存储在一个单一的.db文件中，不需要网络配置和管理，没有用户账户和密码，数据库的访问权限依赖于文件所在的操作系统。这个小型的数据库系统能够支持事务，具有原子性、一致性、隔离性和持久性，还能支持触发器、复杂查询，以及多进程并发访问。
关系型数据库的数据存放于多个二维表中，在表中，行称为记录(record),列称为字段(field)。
一个数据库中可以包含多个表。例如，在student.db数据库中除包含基本情况表base外，还包含成绩表score等数据表。各表中都包含一个学号字段，通过学号可以建立两个表乃至多个表之间的关联关系，作为一个逻辑整体提供查询应用。这样，既避免了单个表之间庞大复杂，又增加了引用数据的灵活性，减少了数据的冗余。
1.1、SQLite数据库连接对象及表的SQL操作
SQLite3是Python的内置库，用import sqlite3 引用后，访问SQLite数据库通常需要经历如下的步骤：
- 用connect()创建数据库连接对象conn。
- 若需要对表进行创建新表、插入数据、修改或删除数据操作，可使用conn.execute()方法，并使用conn.commit()提交事务。
- 若需要查询操作，应先使用conn.cursor()方法返回游标对象 cur,然后通过执行cur.execute()进行查询。
- 调用cur.fetchone()、cur.fetchmany()或cur.fetchall()方法返回查询结果。
- 最后关闭 cur 和 conn 对象。
用 connect()函数可建立对已有数据库文件的链接对象（下例中的 conn）,若不存在该数据库文件，则新建该数据库。例如：在桌面建立一个空数据库：test.db。

屏幕快照 2018-08-29 下午9.54.29.png
```
import sqlite3
conn = sqlite3.connect('/Users/wangchong/Desktop/test.db')
```
- 由于sqlite3不是可视化呈现的，因此可使用 Navicat for SQLite 、SQLite Expert、SQLite Studio、SQLiteTool等第三方工具协助管理数据库。
- 建立数据库对象后，用数据库连接对象的 execute （SQL 语句）方法可执行SQL语句，对数据库及表实现创建、插入、修改、删除和查询操作。SQL语句大小写不敏感，可分行，关键字之间可使用空格。在Python字符串的三重引号定符'''的支持下，可将SQL语句分行呈现，增加可读性。
- 成功创建数据库后，应在其中合理的创建表。表结构的设计是否合理，对程序的运行效率至关重要。设计和创建表，主要应关注表中应包含哪些字段，每个字段的名字、数据类型和宽度。
- SQLite3的表支持以下4种类型。
  - 整数型（INTEGEER）: 有符号整数，按实际存储大小自动存储为1、2、3、4、6或8字节，通常不需要指定位数。
  - 实数型（REAL）: 浮点数，以8字节指数形式存储，可指定总位数和小数位数。
  - 文本型（TEXT）: 字符串，以数据库编码方式存储（以UTF-8 支持汉字）。
  - BLOB型：二进制对象存储，通常用来保存图片、视频、XML等数据。
  创建表的语句的通式为：
```
CREATE TABLE <表>(<字段元组>)
```
  SQL语句大小写不敏感，但此处为与Python语句相区别，以大写表示。设计表结构时作为一种数据完整性约束，可指定某字段是否允许空，若不允许为空，可用 NOT NULL 关键字加以限制。在大多数表中，往往会指定一个非空且唯一的字段作为关键字（PRIMARY KRY,如学号）。为了便于快速检索，通常将表按主关键字建立索引。
  - 例如1、在桌面建立一个如下的数据库 test.db
    
    学生基本情况表 base的数据结构
```
import sqlite3

conn = sqlite3.connect('/Users/wangchong/Desktop/test.db')
c = conn.cursor()
c.execute('''CREATE TABLE base \
   (学号 TEXT(10) PRIMARY KEY  NOT NULL, \
    姓名 TEXT(10) NOT NULL,\
    性别 TEXT(1) NOT NULL,\
    专业 TEXT(6),\
    生源 TEXT(6),\
    身高 INTEGER,\
    电话 TEXT(6) )''')
conn.commit()
conn.close()
```
    与数据库链接对象conn.execute()方法相关的常用SQL语句通式如下：
    - 添加：
```
INSERT INTO <表>(<字段元组>) VALUES (<数据元组>)

如下：
import sqlite3

conn = sqlite3.connect('/Users/wangchong/Desktop/test.db')
c = conn.cursor()

print ("Opened database successfully")

c.execute("INSERT INTO base (学号,姓名,性别,专业,生源,身高,电话) \
          VALUES ('20','王','男','电气工程及其自动化','本科',178,'18500652890')")

conn.commit()
print ("Records created successfully")
conn.close()
```
    - 修改：
```
UPDATE <表> SET <字段>=<值>
```
    - 删除：
```
DELETE FROM <表> WHERE <条件表达式>
```
  - 例如2、编写Python 程序为例1中创建的student 库的base表添加新学生学号、姓名和性别三项非空数据。
    
    base表中添加数据
```
import sqlite3
# 链接数据库
conn = sqlite3.connect('/Users/wangchong/Desktop/test.db')
while True:
      id = input('请输入新生学号：（输入0退出程序）\n')
      if id == '0':
           break
      name = input('请输入新生的姓名：\n')
      gender = input('请输入新生的性别：\n')
      # 格式化构建 SQL 字符串
      SQL = '''insert into base \
              (学号,姓名,性别) values ('%s','%s','%s')''' % (id,name,gender)
      # 插入数据
      conn.execute(SQL)
      # 提交事务
      conn.commit()

conn.close()
```
    运行结果如下：
```
请输入新生学号：（输入0退出程序）
21
请输入新生的姓名：
邵豪杰
请输入新生的性别：
男
请输入新生学号：（输入0退出程序）
22
请输入新生的姓名：
马也
请输入新生的性别：
女
请输入新生学号：（输入0退出程序）
```
    在格式化构建SQL字符串时应该注意，values 后面的数据元组应与前面的表达字段元组顺序一直，且TEXT类型的数据要加单引号界定符。
1.2、游标对象和SQL查询

与游标对象 cur.execute() 方法相关的SQL语句通式为：
```
SELECT [DISTINCT] <目标列表表达式> [AS <列名>]
[,<目标列表达式> [AS <列名> ...] FROM <表名> [,<表名>...]
[WHERE <条件表达式> [AND | OR <条件表达式>...]
[GROUP BY 列名 [HAVING  <条件表达式>>
[ORDER BY 列名 [ASC | DESC>
```
其中DISTINCT表示不包括重复行；
<目标列表达式>包含对目标列的 AVG、COUNT、SUM、MIN、MAX等聚合函数；
为对聚合函数查询的分组；
[HAVING<条件表达式>] 为分组筛选的条件；
[ORDER BY 列名 [ASC | DESC>表示对查询结果的排序，ASC 为升序（默认），DESC为降序。
执行游标对象 cur.execute(