Python学习之路-数据库入门

Python学习之路-数据库入门

简介

数据库就是一种特殊的文件,其中存储着需要的数据。

类型

当前主要使用两种类型的数据库:关系型数据库、非关系型数据库,本篇主要讨论关系型数据库,对于非关系型数据库会在后面学习。所谓的关系型数据库RDBMS,是建立在关系模型基础上的数据库,借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库中的数据。

关系型数据库的主要产品:

  • oracle:在以前的大型项目中使用,银行,电信等项目
  • mysql:web时代使用最广泛的关系型数据库
  • ms sql server:在微软的项目中使用
  • sqlite:轻量级数据库,主要应用在移动平台

RDBMS和数据库的关系

Python学习之路-数据库入门_第1张图片

图片取材于布布扣,更详细的内容可以参考其博客

SQL

SQL(Structured Query Language)是结构化查询语言,是一种用来操作RDBMS的数据库语言,当前关系型数据库都支持使用SQL语言进行操作,也就是说可以通过 SQL 操作oraclesqlservermysqlsqlite 等等所有的关系型的数据库。

SQL语句主要分为:

  • DQL:数据查询语言,用于对数据进行查询,如select
  • DML:数据操作语言,对数据进行增加、修改、删除,如insert、udpate、delete
  • TPL:事务处理语言,对事务进行处理,包括begin transaction、commit、rollback
  • DCL:数据控制语言,进行授权与权限回收,如grant、revoke
  • DDL:数据定义语言,进行数据库、表的管理等,如create、drop
  • CCL:指针控制语言,通过控制指针完成表的操作,如declare cursor

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SQL 是一门特殊的语言,专门用来操作关系数据库。不区分大小写

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MySQL

简介

MySQL是一个关系型数据库管理系统,由瑞典MySQL AB公司开发,后来被Sun公司收购,Sun公司后来又被Oracle公司收购,目前属于Oracle旗下产品。MySQL官方网站

特点

  • 使用C和C++编写,并使用了多种编译器进行测试,保证源代码的可移植性

  • 支持多种操作系统,如Linux、Windows、AIX、FreeBSD、HP-UX、MacOS、NovellNetware、OpenBSD、OS/2 Wrap、Solaris等

  • 为多种编程语言提供了API,如C、C++、Python、Java、Perl、PHP、Eiffel、Ruby等

  • 支持多线程,充分利用CPU资源

  • 优化的SQL查询算法,有效地提高查询速度

  • 提供多语言支持,常见的编码如GB2312、BIG5、UTF8

  • 提供TCP/IP、ODBC和JDBC等多种数据库连接途径

  • 提供用于管理、检查、优化数据库操作的管理工具

  • 大型的数据库。可以处理拥有上千万条记录的大型数据库

  • 支持多种存储引擎

  • MySQL 软件采用了双授权政策,它分为社区版和商业版,由于其体积小、速度快、总体拥有成本低,尤其是开放源码这一特点,一般中小型网站的开发都选择MySQL作为网站数据库

  • MySQL使用标准的SQL数据语言形式

  • Mysql是可以定制的,采用了GPL协议,你可以修改源码来开发自己的Mysql系统

  • 在线DDL更改功能

  • 复制全局事务标识

  • 复制无崩溃从机

  • 复制多线程从机

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    开源、免费、不要钱、使用范围广,跨平台支持性好,提供了多种语言调用的API,是学习数据库开发的首选

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安装与配置

安装服务器端

在终端中输入如下命令,回车后,然后按照提示输入

sudo apt-get install mysql-server

启动服务

sudo service mysql start

查看进程中是否存在mysql服务

ps ajx|grep mysql

停止服务

sudo service mysql stop

重启服务

sudo service mysql restart
配置

配置文件目录为/etc/mysql/mysql.cnf

主要配置项如下:

bind-address表示服务器绑定的ip,默认为127.0.0.1

port表示端口,默认为3306

datadir表示数据库目录,默认为/var/lib/mysql

general_log_file表示普通日志,默认为/var/log/mysql/mysql.log

log_error表示错误日志,默认为/var/log/mysql/error.log
安装客户端

在终端运行如下命令,按提示填写信息

sudo apt-get install mysql-client

详细连接的命令可以查看帮助文档

mysql --help

数据完整性

一个数据库就是一个完整的业务单元,可以包含多张表,数据被存储在表中。在表中为了更加准确的存储数据,保证数据的正确有效,可以在创建表的时候,为表添加一些强制性的验证,包括数据字段的类型、约束

数据类型
  • 可以通过查看帮助文档查阅所有支持的数据类型
  • 使用数据类型的原则是:够用就行,尽量使用取值范围小的,而不用大的,这样可以更多的节省存储空间
  • 常用数据类型如下:
    • 整数:int,bit
    • 小数:decimal
    • 字符串:varchar,char
    • 日期时间: date, time, datetime
    • 枚举类型(enum)
  • 特别说明的类型如下:
    • decimal表示浮点数,如decimal(5,2)表示共存5位数,小数占2位
    • char表示固定长度的字符串,如char(3),如果填充’ab’时会补一个空格为'ab '
    • varchar表示可变长度的字符串,如varchar(3),填充’ab’时就会存储’ab’
    • 字符串text表示存储大文本,当字符大于4000时推荐使用
    • 对于图片、音频、视频等文件,不存储在数据库中,而是上传到某个服务器上,然后在表中存储这个文件的保存路径
  • 更全的数据类型可以参考http://blog.csdn.net/anxpp/article/details/51284106
约束
  • 主键primary key:物理上存储的顺序
  • 非空not null:此字段不允许填写空值
  • 惟一unique:此字段的值不允许重复
  • 默认default:当不填写此值时会使用默认值,如果填写时以填写为准
  • 外键foreign key:对关系字段进行约束,当为关系字段填写值时,会到关联的表中查询此值是否存在,如果存在则填写成功,如果不存在则填写失败并抛出异常
  • 说明:虽然外键约束可以保证数据的有效性,但是在进行数据的crud(增加、修改、删除、查询)时,都会降低数据库的性能,所以不推荐使用,那么数据的有效性怎么保证呢?答:可以在逻辑层进行控制

数值类型(常用)

类型 字节大小 有符号范围(Signed) 无符号范围(Unsigned)
TINYINT 1 -128 ~ 127 0 ~ 255
SMALLINT 2 -32768 ~ 32767 0 ~ 65535
MEDIUMINT 3 -8388608 ~ 8388607 0 ~ 16777215
INT/INTEGER 4 -2147483648 ~2147483647 0 ~ 4294967295
BIGINT 8 -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807 0 ~ 18446744073709551615

字符串

类型 字节大小 示例
CHAR 0-255 类型:char(3) 输入 ‘ab’, 实际存储为’ab ‘, 输入’abcd’ 实际存储为 ‘abc’
VARCHAR 0-255 类型:varchar(3) 输 ‘ab’,实际存储为’ab’, 输入’abcd’,实际存储为’abc’
TEXT 0-65535 大文本

日期时间类型

类型 字节大小 示例
DATE 4 ‘2020-01-01’
TIME 3 ‘12:29:59’
DATETIME 8 ‘2020-01-01 12:29:59’
YEAR 1 ‘2017’
TIMESTAMP 4 ‘1970-01-01 00:00:01’ UTC ~ ‘2038-01-01 00:00:01’ UTC

命令行脚本

登陆与退出

最基本的连接命令如下,输入后回车

mysql -u root -p
# 回车后输入密码

退出

quit 或者 exit
或
ctrl+d

登录成功后,输入如下命令查看效果

查看版本:select version();
显示当前时间:select now();
数据库相关操作

查看所有数据库

show databases;

使用数据库

use 数据库名;

查看当前使用的数据库

select database();

创建数据库

create database 数据库名 charset=utf8;

删除数据库

drop database 数据库名;
数据表相关操作

查看当前数据库中所有表

show tables;

查看表结构

desc 表名;

创建表

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auto_increment表示自动增长

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CREATE TABLE table_name(
    column1 datatype contrai,
    column2 datatype,
    column3 datatype,
    .....
    columnN datatype,
    PRIMARY KEY(one or more columns)
);

{{< admonition info “提示” true >}}

auto_increment表示自动增长

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修改表-添加字段

alter table 表名 add 列名 类型;

修改表-修改字段:重命名版

alter table 表名 change 原名 新名 类型及约束;

修改表-修改字段:不重命名版

alter table 表名 modify 列名 类型及约束;

修改表-删除字段

alter table 表名 drop 列名;

删除表

drop table 表名;

查看表的创建语句

show create table 表名;
增删改查
查询
查询所有列
select * from 表名;
查询指定列
select1,2,... from 表名;

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可以使用as为列或表指定别名

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条件查询

使用where子句对表中的数据筛选,结果为true的行会出现在结果集中,语法如下:

select * from 表名 where 条件;

where后面支持多种运算符,进行条件的处理:比较运算符、逻辑运算符、模糊查询、范围查询、空判断

模糊查询
  • like
  • %表示任意多个任意字符
  • _表示一个任意字符
select * from 表名 where 条件 like '模糊查询字符%';
范围查询
select * from 表名 where 条件 in('范围查询');

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in表示在一个非连续的范围内

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空判断
select * from 表名 where 条件 is null;

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null与’'是不同的,判空is null

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优先级

优先级由高到低的顺序为:小括号,not,比较运算符,逻辑运算符,and比or先运算,如果同时出现并希望先算or,需要结合()使用。

增加

全列插入:值的顺序与表中字段的顺序对应

insert into 表名 values(...)

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说明:主键列是自动增长,但是在全列插入时需要占位,通常使用0或者 default 或者 null 来占位,插入成功后以实际数据为准

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部分列插入:值的顺序与给出的列顺序对应

insert into 表名(1,...) values(1,...)

全列多行插入:值的顺序与给出的列顺序对应

insert into 表名 values(...),(...)...;insert into 表名(1,...) values(1,...),(1,...)...;

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上面的语句一次可以向表中插入一行数据,还可以一次性插入多行数据,这样可以减少与数据库的通信

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修改
update 表名 set1=1,2=2... where 条件
删除
delete from 表名 where 条件

逻辑删除,本质就是修改操作

update 表名 set isdelete=1 where 条件;
排序

为了方便查看数据,可以对数据进行排序,语法如下:

select * from 表名 order by1 asc|desc [,2 asc|desc,...]

行数据按照列1进行排序,如果某些行列1的值相同时,则按照列2排序,以此类推。默认按照列值从小到大排列。asc从小到大排列,即升序。desc从大到小排序,即降序。

聚合函数

为了快速得到统计数据,经常会用到如下5个聚合函数

总数

count(*)表示计算总行数,括号中写星与列名,结果是相同的

select count(*) from 表名;
最大值

max(列)表示求此列的最大值

select max() from 表名 where 条件;
最小值

min(列)表示求此列的最小值

select min() from 表名 where 条件;
求和

sum(列)表示求此列的和

select sum() from 表名 where 条件;
平均值

avg(列)表示求此列的平均值

select avg() from 表名 where 条件;
分组

group by,将查询结果按照1个或多个字段进行分组,字段值相同的为一组。可用于单个字段分组,也可用于多个字段分组

group by + group_concat()

group_concat(字段名)可以作为一个输出字段来使用,表示分组之后,根据分组结果,使用group_concat()来放置每一组的某字段的值的集合

group by + 集合函数

通过group_concat()的启发,我们既然可以统计出每个分组的某字段的值的集合,那么我们也可以通过集合函数来对这个值的集合做一些操作

group by + having

having 条件表达式:用来分组查询后指定一些条件来输出查询结果。having作用和where一样,但having只能用于group by

group by + with rollup

with rollup的作用是:在最后新增一行,来记录当前列里所有记录的总和

分页

当数据量过大时,在一页中查看数据是一件非常麻烦的事情,可以通过分行来解决,语法如下:

select * from 表名 limit start,count

从start开始,获取count条数据

连接查询

当查询结果的列来源于多张表时,需要将多张表连接成一个大的数据集,再选择合适的列返回,mysql支持三种类型的连接查询,分别为:

  • 内连接查询:查询的结果为两个表匹配到的数据

  • 右连接查询:查询的结果为两个表匹配到的数据,右表特有的数据,对于左表中不存在的数据使用null填充

  • 左连接查询:查询的结果为两个表匹配到的数据,左表特有的数据,对于右表中不存在的数据使用null填充

    语法如下:

    select * from1 innerleftright join2 on1.=2.
子查询

在一个 select 语句中,嵌入了另外一个 select 语句, 那么被嵌入的 select 语句称之为子查询语句

主查询和子查询的关系

子查询是嵌入到主查询中;子查询是辅助主查询的,要么充当条件,要么充当数据源;子查询是可以独立存在的语句,是一条完整的 select 语句

子查询分类
  • 标量子查询: 子查询返回的结果是一个数据(一行一列)
  • 列子查询: 返回的结果是一列(一列多行)
  • 行子查询: 返回的结果是一行(一行多列)
子查询中特定关键字使用
  • in 范围
  • 格式: 主查询 where 条件 in (列子查询)
备份

运行mysqldump命令

mysqldump –uroot –p 数据库名 > python.sql;

# 按提示输入mysql的密码
恢复

连接mysql,创建新的数据库,退出连接,执行如下命令

mysql -uroot –p 新数据库名 < python.sql

# 根据提示输入mysql密码

数据库设计

关系型数据库建议在E-R模型的基础上,需要根据产品经理的设计策划,抽取出来模型与关系,制定出表结构,这是项目开始的第一步。在开发中有很多设计数据库的软件,常用的如power designer,db desinger等,这些软件可以直观的看到实体及实体间的关系。设计数据库,可能是由专门的数据库设计人员完成,也可能是由开发组成员完成,一般是项目经理带领组员来完成。

三范式

经过研究和对使用中问题的总结,对于设计数据库提出了一些规范,这些规范被称为范式(Normal Form)。目前有迹可寻的共有8种范式,一般需要遵守3范式即可:

  • 第一范式(1NF):强调的是列的原子性,即列不能够再分成其他几列。
  • 第二范式(2NF):首先是 1NF,另外包含两部分内容,一是表必须有一个主键;二是没有包含在主键中的列必须完全依赖于主键,而不能只依赖于主键的一部分。
  • 第三范式(3NF):首先是 2NF,另外非主键列必须直接依赖于主键,不能存在传递依赖。即不能存在:非主键列 A 依赖于非主键列 B,非主键列 B 依赖于主键的情况。
E-R模型
  • E表示entry,实体,设计实体就像定义一个类一样,指定从哪些方面描述对象,一个实体转换为数据库中的一个表
  • R表示relationship,关系,关系描述两个实体之间的对应规则,关系的类型包括包括一对一、一对多、多对多
  • 关系也是一种数据,需要通过一个字段存储在表中
  • 实体A对实体B为1对1,则在表A或表B中创建一个字段,存储另一个表的主键值
  • 实体A对实体B为1对多:在表B中创建一个字段,存储表A的主键值
  • 实体A对实体B为多对多:新建一张表C,这个表只有两个字段,一个用于存储A的主键值,一个用于存储B的主键值
逻辑删除
  • 对于重要数据,并不希望物理删除,一旦删除,数据无法找回
  • 删除方案:设置isDelete的列,类型为bit,表示逻辑删除,默认值为0
  • 对于非重要数据,可以进行物理删除
  • 数据的重要性,要根据实际开发决定

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