Day 29: 数据库基础

在本次课程中，我们将进一步构建我们的简易银行系统，并引入数据库的概念。我们将学习如何使用SQLite作为我们的数据存储解决方案，从而使得我们的银行系统具备持久性和可扩展性。

章节大纲

1. 项目背景
2. 数据库设计
3. SQLite 基础
4. 实现数据库交互的银行系统
5. 示例代码
6. 流程图
7. 练习题和项目扩展

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1. 项目背景

上一次我们建立了一个简单的银行账户管理系统，但是所有数据都保存在内存中，程序关闭后数据就消失了。引入数据库之后，我们的银行系统将不仅允许我们持久化存储账户数据，还能实现对账户信息的高效查询与管理。

2. 数据库设计

在设计数据库之前，我们需要明确我们的数据存储需求。我们需要存储用户的基本信息和交易记录。以下是我们数据库的设计表格：

表名	列名	数据类型	描述
accounts	id	INTEGER	主键，自动递增
	owner	TEXT	账户拥有者的姓名
	balance	REAL	账户余额
	created_at	DATETIME	账户创建时间
transactions	id	INTEGER	主键，自动递增
	account_id	INTEGER	外键，关联到账户表
	amount	REAL	交易金额
	transaction_type	TEXT	交易类型（存款/取款）
	created_at	DATETIME	交易时间

3. SQLite 基础

SQLite是一个轻量级的关系型数据库，非常适合小型应用程序。SQLite不需要单独的服务器，它将数据库存储在文件系统中。

安装SQLite

在Python中，可以使用内置的sqlite3模块，无需额外安装。

pip install sqlite3

创建数据库和表

我们可以通过以下代码创建数据库及相关表。

import sqlite3

# 创建或连接到数据库
connection = sqlite3.connect('bank_system.db')

# 创建游标
cursor = connection.cursor()

# 创建账户表
cursor.execute('''
CREATE TABLE IF NOT EXISTS accounts (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    owner TEXT NOT NULL,
    balance REAL NOT NULL DEFAULT 0,
    created_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
)
''')

# 创建交易表
cursor.execute('''
CREATE TABLE IF NOT EXISTS transactions (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    account_id INTEGER,
    amount REAL NOT NULL,
    transaction_type TEXT NOT NULL,
    created_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    FOREIGN KEY (account_id) REFERENCES accounts (id)
)
''')

# 提交更改并关闭连接
connection.commit()
connection.close()

4. 实现数据库交互的银行系统

现在，我们来实现我们之前的银行账户管理系统，并将其与数据库进行交互。我们将创建一个新的类 BankAccount，并更新其方法以支持数据库操作。

银行账户类代码

import sqlite3

class BankAccount:
    def __init__(self, owner):
        self.owner = owner
        self.connection = sqlite3.connect('bank_system.db')
        self.cursor = self.connection.cursor()
        self.account_id = self.create_account()

    def create_account(self):
        self.cursor.execute("INSERT INTO accounts (owner) VALUES (?)", (self.owner,))
        self.connection.commit()
        return self.cursor.lastrowid

    def deposit(self, amount):
        self.cursor.execute("UPDATE accounts SET balance = balance + ? WHERE id = ?", (amount, self.account_id))
        self.cursor.execute("INSERT INTO transactions (account_id, amount, transaction_type) VALUES (?, ?, ?)",
                            (self.account_id, amount, 'Deposit'))
        self.connection.commit()

    def withdraw(self, amount):
        self.cursor.execute("SELECT balance FROM accounts WHERE id = ?", (self.account_id,))
        balance = self.cursor.fetchone()[0]
        if amount > balance:
            print("Insufficient funds!")
        else:
            self.cursor.execute("UPDATE accounts SET balance = balance - ? WHERE id = ?", (amount, self.account_id))
            self.cursor.execute("INSERT INTO transactions (account_id, amount, transaction_type) VALUES (?, ?, ?)",
                                (self.account_id, amount, 'Withdraw'))
            self.connection.commit()

    def get_balance(self):
        self.cursor.execute("SELECT balance FROM accounts WHERE id = ?", (self.account_id,))
        return self.cursor.fetchone()[0]

    def get_transaction_history(self):
        self.cursor.execute("SELECT amount, transaction_type, created_at FROM transactions WHERE account_id = ?",
                            (self.account_id,))
        return self.cursor.fetchall()

    def close(self):
        self.connection.close()

5. 示例代码

现在我们来测试这个使用SQLite的银行账户系统：

# 创建一个新的账户
account = BankAccount("Alice")

# 存款
account.deposit(200)
account.deposit(150)

# 取款
account.withdraw(100)

# 查询余额
print(f'Current Balance: {account.get_balance()}')

# 查看交易记录
print("Transaction History:")
for transaction in account.get_transaction_history():
    print(transaction)

# 关闭数据库连接
account.close()

代码运行流程图

以下是代码执行的流程图，帮助理解各个模块的工作流程：

+---------------------+
|     创建账户       |
+---------------------+
          |
          v
+---------------------+
|      存款          |
+---------------------+
          |
          v
+---------------------+
|      取款          |
+---------------------+
          |
          v
+---------------------+
|    查询余额        |
+---------------------+
          |
          v
+---------------------+
|查看交易记录        |
+---------------------+
          |
          v
+---------------------+
|       关闭连接     |
+---------------------+

6. 练习题和项目扩展

练习题

1. 优化查询：实现查询余额和交易记录时的性能优化。
2. 删除账户功能：添加功能以允许用户删除他们的账户，并且相应地删除相关的交易记录。
3. 更新账户信息：实现一个方法用于更新账户的拥有者信息。
4. 错误处理：为数据库操作添加错误处理机制，增强程序的健壮性。

项目扩展

• 多用户支持：扩展系统以支持多个用户注册和登录。
• 图形界面：使用Tkinter为系统提供图形用户界面。
• 命令行界面（CLI）：实现一个简单的命令行界面以供用户交互。
• 数据备份功能：实现定期备份数据库内容的功能。

总结

通过本次课程，我们成功将我们的简易银行系统与SQLite数据库进行了集成，学习了SQLite的基本操作。现在，系统的数据可以持久化存储，大大增强了系统的实用性和可扩展性。同时，通过练习题和项目扩展，您可以在此基础上继续深化您的学习。

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