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Python数据库软件：查询与预测功能集成系统

概述

本文将详细介绍一个具备查询和模型预测功能的Python数据库软件的设计与实现。该系统基于Python开发，使用Excel作为数据存储格式，包含约15个功能页面，支持数据管理、查询分析、模型预测等核心功能。

系统架构

技术栈

• 核心语言: Python 3.9+
• 数据处理: Pandas, NumPy
• 数据库: SQLite (用于元数据存储)
• 模型预测: Scikit-learn, TensorFlow
• GUI框架: PyQt5
• 数据可视化: Matplotlib, Seaborn
• Excel处理: openpyxl

系统架构图

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|    用户界面层        |
| (15个功能页面)       |
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|    应用逻辑层        |
|   (控制器模块)       |
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|    数据处理层        |
| (Pandas数据处理)     |
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|    数据存储层        |
| (Excel + SQLite)     |
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系统功能模块

1. 数据管理模块

• 数据导入/导出
• 数据清洗
• 数据转换
• 数据备份

2. 查询分析模块

• 简单查询
• 高级查询
• 可视化分析
• 报表生成

3. 模型预测模块

• 模型训练
• 预测分析
• 模型评估
• 预测结果导出

4. 系统管理模块

• 用户管理
• 日志管理
• 系统设置
• 帮助文档

实现代码

主程序入口 (main.py)

import sys
import os
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QStackedWidget
from data_management import DataManagementPage
from query_analysis import QueryAnalysisPage
from model_prediction import ModelPredictionPage
from system_admin import SystemAdminPage
from config import APP_VERSION, DATA_DIRclass MainWindow(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.setWindowTitle(f"智能数据系统 v{APP_VERSION}")self.setGeometry(100, 100, 1200, 800)# 创建堆叠窗口self.stacked_widget = QStackedWidget()self.setCentralWidget(self.stacked_widget)# 初始化页面self.pages = {}self.init_pages()# 初始化菜单self.init_menu()# 显示首页self.show_page("DataManagement")def init_pages(self):"""初始化所有功能页面"""self.pages["DataManagement"] = DataManagementPage(self)self.pages["QueryAnalysis"] = QueryAnalysisPage(self)self.pages["ModelPrediction"] = ModelPredictionPage(self)self.pages["SystemAdmin"] = SystemAdminPage(self)for name, page in self.pages.items():self.stacked_widget.addWidget(page)def init_menu(self):"""创建主菜单"""menu_bar = self.menuBar()# 数据管理菜单data_menu = menu_bar.addMenu("数据管理")data_menu.addAction("数据导入", lambda: self.show_page("DataManagement"))data_menu.addAction("数据清洗", lambda: self.show_page("DataManagement"))# 查询分析菜单query_menu = menu_bar.addMenu("查询分析")query_menu.addAction("简单查询", lambda: self.show_page("QueryAnalysis"))query_menu.addAction("高级查询", lambda: self.show_page("QueryAnalysis"))# 模型预测菜单model_menu = menu_bar.addMenu("模型预测")model_menu.addAction("模型训练", lambda: self.show_page("ModelPrediction"))model_menu.addAction("预测分析", lambda: self.show_page("ModelPrediction"))# 系统管理菜单sys_menu = menu_bar.addMenu("系统管理")sys_menu.addAction("用户管理", lambda: self.show_page("SystemAdmin"))sys_menu.addAction("系统设置", lambda: self.show_page("SystemAdmin"))# 帮助菜单help_menu = menu_bar.addMenu("帮助")help_menu.addAction("使用手册")help_menu.addAction("关于系统")def show_page(self, page_name):"""显示指定页面"""if page_name in self.pages:self.stacked_widget.setCurrentWidget(self.pages[page_name])self.setWindowTitle(f"智能数据系统 v{APP_VERSION} - {self.pages[page_name].title}")if __name__ == "__main__":# 创建数据目录if not os.path.exists(DATA_DIR):os.makedirs(DATA_DIR)app = QApplication(sys.argv)window = MainWindow()window.show()sys.exit(app.exec_())

数据管理页面 (data_management.py)

import os
import pandas as pd
from PyQt5.QtWidgets import (QWidget, QVBoxLayout, QHBoxLayout, QPushButton, QFileDialog, QLabel, QTableWidget, QTableWidgetItem, QTabWidget, QMessageBox
)
from PyQt5.QtCore import Qt
from data_processor import DataProcessor
from config import DATA_DIRclass DataManagementPage(QWidget):def __init__(self, parent):super().__init__(parent)self.title = "数据管理"self.parent = parentself.data_processor = DataProcessor()self.current_file = Noneself.df = Noneself.init_ui()def init_ui(self):# 主布局main_layout = QVBoxLayout()# 顶部按钮布局button_layout = QHBoxLayout()self.btn_import = QPushButton("导入数据")self.btn_import.clicked.connect(self.import_data)button_layout.addWidget(self.btn_import)self.btn_export = QPushButton("导出数据")self.btn_export.clicked.connect(self.export_data)self.btn_export.setEnabled(False)button_layout.addWidget(self.btn_export)self.btn_clean = QPushButton("数据清洗")self.btn_clean.clicked.connect(self.clean_data)self.btn_clean.setEnabled(False)button_layout.addWidget(self.btn_clean)self.btn_transform = QPushButton("数据转换")self.btn_transform.clicked.connect(self.transform_data)self.btn_transform.setEnabled(False)button_layout.addWidget(self.btn_transform)button_layout.addStretch()self.lbl_status = QLabel("未加载数据")button_layout.addWidget(self.lbl_status)main_layout.addLayout(button_layout)# 标签页self.tab_widget = QTabWidget()# 数据预览标签页self.tab_preview = QWidget()self.tab_preview_layout = QVBoxLayout()self.table_preview = QTableWidget()self.table_preview.setEditTriggers(QTableWidget.NoEditTriggers)self.tab_preview_layout.addWidget(self.table_preview)self.tab_preview.setLayout(self.tab_preview_layout)self.tab_widget.addTab(self.tab_preview, "数据预览")# 数据统计标签页self.tab_stats = QWidget()self.tab_stats_layout = QVBoxLayout()self.table_stats = QTableWidget()self.table_stats.setEditTriggers(QTableWidget.NoEditTriggers)self.tab_stats_layout.addWidget(self.table_stats)self.tab_stats.setLayout(self.tab_stats_layout)self.tab_widget.addTab(self.tab_stats, "数据统计")main_layout.addWidget(self.tab_widget)self.setLayout(main_layout)def import_data(self):"""导入Excel数据文件"""file_path, _ = QFileDialog.getOpenFileName(self, "选择Excel文件", "", "Excel Files (*.xlsx *.xls)")if file_path:try:self.df = self.data_processor.load_excel(file_path)self.current_file = os.path.basename(file_path)self.lbl_status.setText(f"已加载: {self.current_file} | 行数: {len(self.df)} | 列数: {len(self.df.columns)}")self.update_preview_table()self.update_stats_table()self.btn_export.setEnabled(True)self.btn_clean.setEnabled(True)self.btn_transform.setEnabled(True)except Exception as e:QMessageBox.critical(self, "导入错误", f"导入数据时出错:\n{str(e)}")def export_data(self):"""导出数据到Excel"""if self.df is None:returnfile_path, _ = QFileDialog.getSaveFileName(self, "保存Excel文件", "", "Excel Files (*.xlsx)")if file_path:try:self.data_processor.save_excel