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Python第十三课：数据库交互 | 信息帝国的基石

news 来源：原创 2025/6/24 17:15:49

🎯 本节目标

理解SQL与NoSQL的核心差异
掌握SQL基础语法与设计范式
学会使用ORM简化数据库操作
开发实战项目：电商订单系统
掌握索引优化与事务管理

1️⃣ 数据库理论基石（先懂原理再写代码）

💡 数据库类型对比
在这里插入图片描述

📚 生活化比喻：

SQL → 图书馆的索引目录（严格分类
NoSQL → 创意市集的摊位（自由灵活）

🔑 关系型数据库三大范式

原子性：每列不可再分（如"姓名"应拆分为"姓"和"名"）
唯一依赖：所有字段必须完全依赖主键
消除传递依赖：非主键字段间不能有依赖关系

2️⃣ SQL语法精要（结构化查询语言

*📜 基础操作四象限
在这里插入图片描述
**🔗 多表联查示例

SELECT orders.id, users.name, products.title  
FROM orders  
JOIN users ON orders.user_id = users.id  
JOIN products ON orders.product_id = products.id  
WHERE orders.status = 'paid';

3️⃣ ORM魔法：用Python操作数据库

✨ SQLAlchemy核心用法

from sqlalchemy import create_engine, Column, Integer, String  
from sqlalchemy.orm import declarative_base, sessionmaker  

# 定义基类  
Base = declarative_base()  

# 声明数据模型  
class User(Base):  
    __tablename__ = 'users'  
    id = Column(Integer, primary_key=True)  
    name = Column(String(50))  
    email = Column(String(100))  

# 初始化数据库连接  
engine = create_engine('sqlite:///mydatabase.db')  
Base.metadata.create_all(engine)  

# 创建会话  
Session = sessionmaker(bind=engine)  
session = Session()  

# 增删改查操作示例  
new_user = User(name='王小明', email='wang@example.com')  
session.add(new_user)  
session.commit()  

# 查询操作  
users = session.query(User).filter(User.name.like('王%')).all()

4️⃣ 实战项目：电商订单系统

📦 数据库设计

class Product(Base):  
    __tablename__ = 'products'  
    id = Column(Integer, primary_key=True)  
    title = Column(String(100))  
    price = Column(Float)  
    stock = Column(Integer)  

class Order(Base):  
    __tablename__ = 'orders'  
    id = Column(Integer, primary_key=True)  
    user_id = Column(Integer, ForeignKey('users.id'))  
    product_id = Column(Integer, ForeignKey('products.id'))  
    quantity = Column(Integer)  
    status = Column(String(20))

⚙️ 事务处理示例

def place_order(user_id, product_id, quantity):  
    try:  
        # 开启事务  
        product = session.query(Product).get(product_id)  
        if product.stock < quantity:  
            raise ValueError("库存不足")  

        # 扣减库存  
        product.stock -= quantity  

        # 创建订单  
        new_order = Order(  
            user_id=user_id,  
            product_id=product_id,  
            quantity=quantity,  
            status='pending'  
        )  
        session.add(new_order)  

        # 提交事务  
        session.commit()  
        return "下单成功"  
    except Exception as e:  
        session.rollback()  
        return f"下单失败：{str(e)}"

📚 知识图谱

数据库优化三叉戟：
┌──────────────┬───────────────────────────┐  
|   技术       |          作用             |  
├──────────────┼───────────────────────────┤  
| 索引         | 加速数据检索（类似书籍目录） |  
| 事务         | 保证ACID特性（原子性/一致性等）|  
| 缓存         | 减少数据库压力（Redis/Memcached）|  
└──────────────┴───────────────────────────┘  

ACID原则：
- **原子性**（Atomicity）：事务要么全完成，要么全不完成  
- **一致性**（Consistency）：事务保持数据库整体逻辑不变  
- **隔离性**（Isolation）：并发事务互不干扰  
- **持久性**（Durability）：事务提交后永久生效

🛠️ 课后挑战

为订单系统添加优惠券功能（需考虑过期时间与使用限制）
实现商品分页查询接口（LIMIT/OFFSET
使用索引优化百万级用户表的手机号查询

💡 参考答案提示：

# 创建索引示例  
from sqlalchemy import Index  
Index('idx_user_phone', User.phone)  

# 分页查询  
def get_products(page=1, per_page=10):  
    return session.query(Product)\  
        .limit(per_page)\  
        .offset((page-1)*per_page)\  
        .all()