基于 Python 的图书管理系统（源码）

摘要：本论文详细阐述了利用 Python 语言开发一个简易图书管理系统的过程。该系统具备图书信息录入、删除、修改、查询以及借阅管理等核心功能，可有效提升图书管理的效率与便捷性。通过阐述系统的需求分析、设计思路、代码实现及测试过程，展示了 Python 在小型管理系统开发中的应用潜力，为相关领域的软件开发提供了有益参考。

关键词：Python 编程；图书管理系统；数据结构；代码实现

一、引言

（一）研究背景

随着数字化时代的来临，各领域对于信息管理的需求日益增长，图书馆作为知识存储与传播的重要场所，其图书管理工作的高效性和准确性至关重要。传统的手工图书管理模式存在着效率低下、信息更新不及时、数据检索困难等诸多问题，已经难以满足现代图书馆的发展需求。借助编程语言开发图书管理系统成为解决上述问题的有效途径，而 Python 以其简洁易读的语法、丰富的库资源以及强大的数据处理能力，在众多编程语言中脱颖而出，成为开发中小型管理系统的热门选择。

（二）目的和意义

本实验旨在通过对图书管理系统的开发实践，深入理解 Python 语言在实际项目中的应用，包括数据结构的设计、文件操作、用户界面交互等方面的知识与技能。同时，通过构建一个功能较为完善的图书管理系统，为图书馆的日常运营管理提供一定的技术支持，提高图书管理的效率和质量，方便读者借阅图书，促进图书资源的合理利用。

二、相关技术与理论基础

（一）Python 语言概述

Python 是一种高级编程语言，具有解释型、面向对象、动态类型等特性。其语法简洁清晰，易于学习和阅读，能够快速实现各种复杂的逻辑功能。Python 拥有丰富的标准库和第三方库，涵盖了文件操作、数据库连接、网络通信、图形用户界面等多个领域，为开发者提供了极大的便利。在本图书管理系统中，主要运用了 Python 的基本数据类型（如列表、字典）、控制流语句（如条件判断、循环）、函数定义与调用以及文件操作等相关知识点。

（二）数据结构基础

数据结构是计算机存储、组织数据的方式。在本系统中，为了有效地管理图书信息和借阅记录，采用了多种数据结构。例如，使用列表（List）来存储多本图书的信息集合，每本图书的信息可以通过字典（Dictionary）来表示，其中字典的键（Key）对应图书的属性名（如书名、作者、出版社等），值（Value）则对应该属性的具体信息。这种组合方式能够方便地对图书数据进行增加、删除、修改和查询操作，同时利用字典键值对的特性快速定位和访问特定图书的详细信息。

三、图书管理系统需求分析

（一）功能需求

1. 图书信息管理
   • 图书信息录入：能够添加新书的详细信息，包括书名、作者、ISBN 号、出版社、出版年份、库存数量等。
   • 图书信息修改：可以对已存在的图书信息进行修改，如更新书名、作者等信息。
   • 图书信息删除：根据指定条件（如书名、ISBN 号等）删除相应的图书信息。
   • 图书信息查询：提供多种查询方式，如按书名、作者、出版社等关键字查询图书信息，并显示相关图书的详细信息。
2. 借阅管理
   • 借阅操作：记录读者借阅图书的信息，包括读者姓名、借阅日期、应还日期等，并更新相应图书的库存数量。
   • 归还操作：处理读者归还图书的业务，检查图书是否逾期，若逾期则计算并收取逾期罚款，同时更新图书库存状态。

（二）性能需求

1. 系统响应速度要快，尤其是在进行大量图书信息查询和借阅操作时，能够在较短时间内返回结果，避免用户长时间等待。
2. 数据存储安全可靠，确保图书信息和借阅记录不会因系统故障或其他原因而丢失或损坏。

四、图书管理系统设计

（一）总体架构设计

本图书管理系统采用模块化设计思想，主要分为四个模块：用户界面模块、业务逻辑模块、数据存储模块和辅助功能模块。用户界面模块负责与用户进行交互，接收用户输入的命令并显示相应的结果；业务逻辑模块是系统的核心部分，负责处理各种业务操作，如图书信息管理、借阅管理等；数据存储模块主要用于永久存储图书信息和借阅记录，采用文件形式进行存储；辅助功能模块提供了一些额外的功能，如数据验证、帮助文档等。

（二）数据库设计

考虑到系统的简便性和易用性，本系统使用文本文件作为数据库来存储图书信息和借阅记录。将图书信息以 JSON 格式存储在一个文件中，每条图书记录作为一个字典对象，多个字典对象组成一个列表存储在文件中。借阅记录同样以类似的方式存储在另一个文件中，方便数据的读取和写入操作。

五、图书管理系统代码实现

（一）系统初始化与数据加载

import json

# 定义文件路径
books_file = 'books.json'
borrow_records_file = 'borrow_records.json'

# 初始化图书信息列表
def load_books():
    try:
        with open(books_file, 'r', encoding='utf-8') as file:
            books = json.load(file)
    except FileNotFoundError:
        books = []
    return books

# 初始化借阅记录列表
def load_borrow_records():
    try:
        with open(borrow_records_file, 'r',