Python 使用Python操作数据库

程序运行的时候，数据都是在内存中的。当程序终止的时候，通常都需要将数据保存到磁盘上，前面我们学习了将数据写入文件，保存在磁盘上。为了便于程序保存和读取数据，并能直接通过条件快速查询到指定的数据，数据库（Database）这种专门用于集中存储和查询的软件应运而生。

11.1.1 连接对象
数据库连接对象（Connection Object）主要提供获取数据库游标对象和提交、回滚事务的方法，以及关闭数据库连接。

1．获取连接对象
如何获取连接对象呢？这就需要使用connect()函数。该函数有多个参数，具体使用哪个参数，取决于使用的数据库类型。例如，需要访问Oracle数据库和MySQL数据库，则必须同时下载Oracle和MySQL数据库模块。这些模块在获取连接对象时，都需要使用connect()函数。connect()函数常用的参数及说明如表所示。

 例如，使用PyMySQL模块连接MySQL数据库，示例代码如下：

conn = pymysql.connect(host='localhost',

                      user='user',

                      password='passwd',

                      db='test',

                      charset='utf8',

                      cursorclass=pymysql.cursors.DictCursor)

说明：上述代码中，pymysql.connect()使用的参数与表中并不完全相同。在使用时，要以具体的数据库模块为准。

2．连接对象的方法
Connect()函数返回连接对象。这个对象表示目前和数据库的会话，连接对象支持的方法如表所示。

commit()方法用于提交事务，事务主要用于处理数据量大、复杂度高的数据。如果操作的是一系列的动作，比如张三给李四转账，有如下2个操作：

■ 张三账户金额减少■ 李四账户金额增加
这时使用事务可以维护数据库的完整性，保证2个操作要么全部执行，要么全部不执行。 

11.1.2 游标对象
游标对象（Cursor Object）代表数据库中的游标，用于指示抓取数据操作的上下文，主要提供执行SQL语句、调用存储过程、获取查询结果等方法。
如何获取游标对象呢？通过使用连接对象的cursor()方法，可以获取到游标对象。

游标对象的属性如下所示：

■ description：数据库列类型和值的描述信息。

■ rowcount：回返结果的行数统计信息，如SELECT、UPDATE、CALLPROC等。
游标对象的方法如表所示。

 11.2 使用SQLite
与许多其他数据库管理系统不同，SQLite不是一个客户端/服务器结构的数据库引擎，而是一种嵌入式数据库，它的数据库就是一个文件。SQLite将整个数据库，包括定义、表、索引以及数据本身，作为一个单独的、可跨平台使用的文件存储在主机中。由于SQLite本身是C写的，而且体积很小，所以，经常被集成到各种应用程序中。

11.2.1 创建数据库文件
由于Python中已经内置了SQLite3，所以可以直接使用import语句导入SQLite3模块。Python操作数据库的通用的流程如图所示。

 实例01 创建SQLite数据库文件
创建一个mrsoft.db的数据库文件，然后执行SQL语句创建一个user（用户表），user表包含id和name两个字段。具体代码如下：

01 import sqlite3

02 # 连接到SQLite数据库

03 # 数据库文件是mrsoft.db，如果文件不存在，会自动在当前目录创建

04 conn = sqlite3.connect('mrsoft.db')

05 # 创建一个Cursor

06 cursor = conn.cursor()

07 # 执行一条SQL语句，创建user表

08 cursor.execute('create table user (id int(10) primary key, name varchar(20))')

09 # 关闭游标

10 cursor.close()

11 # 关闭Connection

12 conn.close()
上述代码中，使用sqlite3.connect()方法连接SQLite数据库文件mrsoft.db，由于mrsoft.db文件并不存在，所以会在本实例Python代码同级目录下创建mrsoft.db文件，该文件包含了user表的相关信息。

说明：再次运行实例01时，会提示错误信息：sqlite3.OperationalError:table user alread exists，这是因为user表已经存在。

11.2.2 操作SQLite
1．新增用户数据信息
为了向数据表中新增数据，可以使用如下SQL语句：insert into 表名(字段名1,字段名2,…,字段名n) values (字段值1,字段值2,…,字段值n)
在user表中，有2个字段，字段名分别为id和name。而字段值需要根据字段的数据类型来赋值，如id是一个长度为10的整型，name是长度为20的字符串型数据。向user表中插入3条用户信息记录，则SQL语句如下：

cursor.execute('insert into user (id, name) values ("1", "MRSOFT")')

cursor.execute('insert into user (id, name) values ("2", "Andy")')

cursor.execute('insert into user (id, name) values ("3", "明日科技小助手")')

实例02 新增用户数据信息
由于在实例01中已经创建了user表，所以本实例可以直接操作user表，向user表中插入3条用户信息。此外，由于是新增数据，需要使用commit()方法提交事务。因为对于增加、修改和删除操作，使用commit()方法提交事务后，如果相应操作失败，可以使用rollback()方法回滚到操作之前的状态。新增用户数据信息具体代码如下：

01 import sqlite3

02 # 连接到SQLite数据库

03 # 数据库文件是mrsoft.db

04 # 如果文件不存在，会自动在当前目录创建

05 conn = sqlite3.connect('mrsoft.db')

06 # 创建一个Cursor

07 cursor = conn.cursor()

08 # 执行一条SQL语句，插入一条记录

09 cursor.execute('insert into user (id, name) values ("1", "MRSOFT")')

10 cursor.execute('insert into user (id, name) values ("2", "Andy")')

11 cursor.execute('insert into user (id, name) values ("3", "明日科技小助手")')

12 # 关闭游标

13 cursor.close()

14 # 提交事务

15 conn.commit()

16 # 关闭Connection

17 conn.close()
运行该实例，会向user表中插入3条记录。为验证程序是否正常运行，可以再次运行，如果提示如下信息，说明插入成功（因为user表中已经保存了上一次插入的记录，所以再次插入会报错）。sqlite3.IntegrityError: UNIQUE constraint failed: user.id

2．查看用户数据信息
查找user表中的数据可以使用如下SQL语句：select 字段名1,字段名2,字段名3,… from 表名 where 查询条件
查看用户信息的代码与插入数据信息大致相同，不同点在于使用的SQL语句不同。

此外，查询数据时通常使用如下3种方式：

■ fetchone()：获取查询结果集中的下一条记录。

■ fetchmany(size)：获取指定数量的记录。

■ fetchall()：获取结果集的所有记录。

实例03 使用3种方式查询用户数据信息

分别使用fetchone、fetchmany和fetchall这3种方式查询用户信息，具体代码如下：

01 import sqlite3

02 # 连接到SQLite数据库,数据库文件是mrsoft.db

03 conn = sqlite3.connect('mrsoft.db')

04 # 创建一个Cursor

05 cursor = conn.cursor()

06 # 执行查询语句

07 cursor.execute('select * from user')

08 # 获取查询结果

09 result1 = cursor.fetchone()

10 print(result1)

11

12 # 关闭游标

13 cursor.close()

14 # 关闭Connection

15 conn.close()

使用fetchone()方法返回的result1为一个元组，执行结果如下：(1,'MRSOFT')

（1）修改实例03代码，将获取查询结果的语句块代码修改为：result2 = cursor.fetchmany(2) # 使用fetchmany方法查询多条数据print(result2)

使用fetchmany()方法传递一个参数，其值为2，默认为1。返回的result2为一个列表，列表中包含2个元组，运行结果如下：[(1,'MRSOFT'),(2,'Andy')]

（2）修改实例03代码，将获取查询结果的语句块代码修改为：result3 = cursor.fetchall() # 使用fetchmany方法查询多条数据print(result3)

使用fetchall()方法返回的result3为一个列表，列表中包含所有user表中数据组成的元组，运行结果如下：[(1,'MRSOFT'),(2,'Andy'),(3,'明日科技小助手')]

（3）修改实例03代码，将获取查询结果的语句块代码修改为：cursor.execute('select * from user where id > ?',(1,))

result3 = cursor.fetchall()print(result3)

在select查询语句中，使用问号作为占位符代替具体的数值，然后使用一个元组来替换问号（注意，不要忽略元组中最后的逗号）。上述查询语句等价于：

cursor.execute('select * from user where id > 1')

执行结果如下：[(2,'Andy'),(3,'明日科技小助手')]说明：使用占位符的方式可以避免SQL注入的风险，推荐使用这种方式。

3．修改用户数据信息

修改user表中的数据可以使用如下SQL语句：update 表名 set 字段名 = 字段值 where 查询条件

实例04 修改用户数据信息

将SQLite数据库中user表ID为1的数据name字段值“mrsoft”修改为“MR”，并使用fetchAll获取表中的所有数据。具体代码如下：

01 import sqlite3

02 # 连接到SQLite数据库，数据库文件是mrsoft.db

03 conn = sqlite3.connect('mrsoft.db')

04 # 创建一个Cursor:

05 cursor = conn.cursor()

06 cursor.execute('update user set

name = ? where id = ?',('MR',1))

07 cursor.execute('select * from user')

08 result = cursor.fetchall()

09 print(result)

10 # 关闭游标

11 cursor.close()

12 # 提交事务

13 conn.commit()

14 # 关闭Connection:

15 conn.close()

执行结果如下：[(1, 'MR'), (2, 'Andy'), (3, '明日科技小助手')]

4．删除用户数据信息

删除user表中的数据可以使用如下SQL语句：delete from 表名 where 查询条件

 实例05 删除用户数据信息

将SQLite数据库中user表ID为1的数据删除，并使用fetchAll获取表中的所有数据，查看删除后的结果。具体代码如下：

01 import sqlite3

02 # 连接到SQLite数据库，数据库文件是mrsoft.db

03 conn = sqlite3.connect('mrsoft.db')

04 # 创建一个Cursor:

05 cursor = conn.cursor()

06 cursor.execute('delete from user where id = ?',(1,))

07 cursor.execute('select * from user')

08 result = cursor.fetchall()

09 print(result)

10 # 关闭游标

11 cursor.close()

12 # 提交事务

13 conn.commit()

14 # 关闭Connection:

15 conn.close()

执行上述代码后，user表中ID为1的数据将被删除。运行结果如下：[(2, 'Andy'), (3, '明日科技小助手')]

11.3 使用MySQL

11.3.1 下载安装MySQL

MySQL是一款开源的数据库软件，由于其免费特性得到了全世界用户的喜爱，是目前使用人数最多的数据库。

1.下载MySQL

（1）在浏览器的地址栏中输入地址“https://dev.mysql.com/downloads/windows/installer/8.0.html”，并按下键，将进入到当前最新版本MySQL 8.0的下载

页面，选择离线安装包，单击“Download”按钮下载，进入开始下载页面，如果有MySQL的账户，可以单击Login按钮，登录账户后下载，如果 没有可以直接单击

下方的“No thanks, just start my download.”超链接，跳过注册步骤，直接下载。

2.安装MySQL

下载完成以后，开始安装MySQL。双击安装文件，在安装界面中勾选“I accept the license terms”，点击“next”，进入选择设置类型界面。

在选择设置中有5种类型，说明如下：

■ Developer Default：安装MySQL服务器以及开发MySQL应用所需的工具。工具包括开发和管理服务器的GUI工作台、访问操作数据的Excel插件、与Visual Studio集成开发的插件、通过NET/Java/C/C++/OBDC等访问数据的连接器、例子和教程、开发文档。

■ Server only：仅安装MySQL服务器，适用于部署MySQL服务器。

■ Client only：仅安装客户端，适用于基于已存在的MySQL服务器进行MySQL应用开发的情况。

■ Full：安装MySQL所有可用组件。

■ Custom：自定义需要安装的组件。

MySQL会默认选择“Developer Default”类型，这里选择“Server only”类型，选择默认选项，单击“Next”按钮进行安装。

3.设置环境变量

安装完成以后，默认的安装路径是“C:\Program Files\MySQL\MySQL Server 8.0\bin”。下面设置环境变量，以便在任意目录下使用MySQL命令。右键单击“计算

机”→选择“属性”，打开控制面板主页，选择“高级系统设置”→选择“环境变量”→选择“PATH”→单击“编辑”。将“C:\Program Files\MySQL\MySQL Server 8.0\bin”

写在变量值中。

4.启动MySQL

使用MySQL数据库前，需要先启动MySQL。在cmd窗口中，输入命令行“net start mysq180”，来启动MySQL 8.0。启动成功后，使用账户和密码进入MySQL。输

入命令“mysql –u root -p”，接着提示“Enter password:”，输入密码，即可进入MySQL。

 5.使用Navicat for MySQL管理软件

在命令提示符下操作MySQL数据库的方式对初学者并不友好，而且需要有专业的SQL语言知识，所以各种MySQL图形化管理工具应运而生，其中Navicat for

MySQL就是一个广受好评的桌面版MySQL数据库管理和开发工具。它使用图形化的用户界面，可以让用户使用和管理更为轻松。

官方网址：https://www.navicat.com.cn。

首先下载、安装Navicat for MySQL，然后新建MySQL连接

 接下来，输入连接信息：输入连接名“studyPython”，输入主机名后IP地址“localhost”或“127.0.0.1”，输入密码为“root”，如图所示。

单击“确定”按钮，创建完成。此时，双击“localhost”，即进入“localhost”数据库，如图所示。

 下面使用Navicat 创建一个名为“mrsoft”的数据库，步骤为：右键单击“studyPython”→选择“新建数据库”→填写数据库信息。

 11.3.2 安装PyMySQL

由于MySQL服务器以独立的进程运行，并通过网络对外服务，所以，需要支持Python的MySQL驱动来连接到MySQL服务器。在Python中支持MySQL的数据库模

块有很多，我们选择使用PyMySQL。

PyMySQL的安装比较简单，在cmd中执行如下命令：pip install PyMySQL

11.3.3 连接数据库

使用数据库的第一步是连接数据库。接下来使用PyMySQL连接数据库。由于PyMySQL也遵循Python Database API 2.0规范，所以操作MySQL数据库的方式与

SQLite相似。我们可以通过类比的方式来学习。

实例06 使用PyMySQL连接数据库

前面我们已经创建了一个MySQL连接“studyPython”，并且在安装数据库时设置了数据库的用户名“root”和密码“root”。

下面通过connect()方法连接MySQL数据库mrsoft，具体代码如下：

01 import pymysql

02

03 # 打开数据库连接，参数1：主机名或IP；参数2：用户名；参数3：密码；参数4：数据库名称

04 db = pymysql.connect("localhost", "root", "root", "mrsoft")

05 # 使用cursor()方法创建一个游标对象cursor

06 cursor = db.cursor()

07 # 使用execute()方法执行SQL查询

08 cursor.execute("SELECT VERSION()")

09 # 使用fetchone()方法获取单条数据

10 data = cursor.fetchone()

11 print ("Database version : %s " % data)

12 # 关闭数据库连接

13 db.close()

上述代码中，首先使用connect()方法连接数据库，然后使用cursor()方法创建游标，接着使用execute()方法执行SQL语句查看MySQL数据库版本，然后使用

fetchone()方法获取数据，最后使用close()方法关闭数据库连接。执行结果如下：Database version : 8.0.21-log

11.3.4 创建数据表

数据库连接成功以后，我们就可以为数据库创建数据表了。下面通过一个实例，使用execute()方法来为数据库创建表books图书表。

实例07 创建books图书表
books表包含id（主键）、name（图书名称），category（图书分类），price（图书价格）和publish_time（出版时间）5个字段。创建books表的SQL语句如下：

CREATE TABLE books (

  id int(8) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

  name varchar(50) NOT NULL,

  category varchar(50) NOT NULL,

  price decimal(10,2) DEFAULT NULL,

  publish_time date DEFAULT NULL,

  PRIMARY KEY (id)) ENGINE=MyISAM AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

在创建数据表前，使用如下语句：DROP TABLE IF EXISTS `books`;

如果mrsoft数据库中已经存在books，那么先删除books，然后再创建books数据表。具体代码如下：

01 import pymysql

02

03 # 打开数据库连接

04 db = pymysql.connect("localhost", "root", "root", "mrsoft")

05 # 使用cursor()方法创建一个游标对象cursor

06 cursor = db.cursor()

07 # 使用 execute()方法执行SQL，如果表存在则删除

08 cursor.execute("DROP TABLE IF EXISTS books")

09 # 使用预处理语句创建表

10 sql = """

11 CREATE TABLE books (

12   id int(8) NOT NULL AUTO_INCREMENT,

13   name varchar(50) NOT NULL,

14   category varchar(50) NOT NULL,

15   price decimal(10,2) DEFAULT NULL,

16   publish_time date DEFAULT NULL,

17   PRIMARY KEY (id)

18 ) ENGINE=MyISAM AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

19 """

20 # 执行SQL语句

21 cursor.execute(sql)

22 # 关闭数据库连接

23 db.close()

运行上述代码后，mrsoft数据库下就已经创建了一个books表。打开Navicat（如果已经打开，则按下键刷新），发现mrsoft数据库下多了一个books表，右键

单击books，选择设计表，效果如图所示。

 11.3.5 操作MySQL数据表

MySQL数据表的操作主要包括数据的增删改查，与操作SQLite类似，这里我们通过一个实例讲解如何向books表中新增数据，至于修改、查找和删除数据则不再赘

述。

实例08 向books图书表添加图书数据

在向books图书表中插入图书数据时，可以使用excute()方法添加一条记录，也可以使用executemany()方法批量添加多条记录，executemany()方法的语法格式如下：executemany(operation, seq_of_params)

■ operation：操作的SQL语句。■ seq_of_params：参数序列。
executemany()方法批量添加多条记录的具体代码如下：

01 import pymysql

02

03 # 打开数据库连接

04 db = pymysql.connect("localhost", "root", "root", "mrsoft",charset="utf8")

05 # 使用cursor()方法获取操作游标

06 cursor = db.cursor()

07 # 数据列表

08 data = [("零基础学Python",'Python','79.80','2018-5-20'),

09         ("Python从入门到精通",'Python','69.80','2018-6-18'),

10         ("零基础学PHP",'PHP','69.80','2017-5-21'),

11         ("PHP项目开发实战入门",'PHP','79.80','2016-5-21'),

12         ("零基础学Java",'Java','69.80','2017-5-21'),

13         ]

14 try:

15     # 执行sql语句，插入多条数据

16     cursor.executemany("insert into books(name, category, price, publish_time) values (%s,%s,%s,%s)", data)

17     # 提交数据

18     db.commit()

19 except:

20     # 发生错误时回滚

21     db.rollback()

22

23 # 关闭数据库连接

24 db.close()注意：

（1）使用connect()方法连接数据库时，额外设置字符集charset=utf-8，可以防止插入中文时出错。

（2）在使用insert语句插入数据时，使用%s作为占位符，可以防止SQL注入。

运行上述代码，在Navicat中查看books表数据，如图所示。

 11.5 小结
本章主要介绍了使用Python操作数据库的基础知识。通过本章的学习，读者能够理解Python数据库编程接口，掌握Python操作数据库的通用流程及数据库连接对象的常用方法，并具备独立完成设计数据库的能力。