27、Python 数据库操作入门（SQLite）从基础到实战精讲

Python 数据库操作入门（SQLite）从基础到实战精讲

引言

本文针对Python操作SQLite数据库进行系统化讲解，涵盖连接管理、游标控制、CRUD操作、事务处理、SQL注入防护等核心内容。通过学生信息管理系统案例，演示实际开发场景中的技术应用，并提供索引优化、备份恢复等高级技巧。读者将掌握安全高效的数据库操作范式，并具备解决复杂业务需求的能力。

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一、SQLite核心概念

1.1 SQLite特点

• 无服务器、零配置的嵌入式关系型数据库
• 单文件存储（.db或内存模式）
• 支持ACID事务，最大支持281TB数据

1.2 连接与游标

import sqlite3

# 创建内存数据库（测试用）或文件数据库
conn = sqlite3.connect(':memory:')  # 文件模式：'students.db'
cursor = conn.cursor()  # 获取操作游标

注意事项：

1. 连接对象需显式关闭conn.close()
2. 游标用于执行SQL并获取结果集
3. 内存数据库在连接关闭后数据丢失

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二、CRUD基础操作

2.1 表结构创建

# 创建学生表（包含事务控制）
try:
    cursor.execute('''CREATE TABLE IF NOT EXISTS students (
                    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
                    name TEXT NOT NULL,
                    age INTEGER CHECK(age>0),
                    gender CHAR(1) DEFAULT 'M',
                    created TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP)''')
    conn.commit()
except sqlite3.Error as e:
    conn.rollback()
    print(f"创建表失败: {e}")

字段约束说明：

• PRIMARY KEY：自增主键
• CHECK：年龄必须>0
• DEFAULT：默认值设置

2.2 数据插入

单条插入（防注入写法）

# 参数化查询（问号占位符）
data = ('王小明', 18, 'M')
cursor.execute("INSERT INTO students (name, age, gender) VALUES (?, ?, ?)", data)

# 获取自增ID
print(f"插入记录的ID: {cursor.lastrowid}")  

批量插入（executemany）

batch_data = [('李雷', 17, 'M'), ('韩梅梅', 16, 'F')]
cursor.executemany("INSERT INTO students (name, age, gender) VALUES (?,?,?)", batch_data)
conn.commit()  # 显式提交事务

2.3 查询与结果集处理

# 获取全部结果
cursor.execute("SELECT * FROM students WHERE age > ?", (15,))
all_rows = cursor.fetchall()

# 逐行获取（内存友好）
cursor.execute("SELECT name, age FROM students")
while True:
    row = cursor.fetchone()
    if not row: break
    print(f"姓名：{row[0]}, 年龄：{row[1]}")

2.4 更新与删除

# 更新操作
cursor.execute("UPDATE students SET age=? WHERE name=?", (19, '王小明'))

# 删除操作
cursor.execute("DELETE FROM students WHERE id=?", (5,))
conn.commit()

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三、高级技巧与安全

3.1 参数化查询必要性

危险写法（SQL注入漏洞）

name = input("输入姓名：")
# 恶意输入：' OR 1=1 --
cursor.execute(f"SELECT * FROM students WHERE name='{name}'")

安全写法

cursor.execute("SELECT * FROM students WHERE name=?", (name,))

3.2 事务控制实践

try:
    # 开始事务（SQLite默认自动提交关闭）
    cursor.execute("BEGIN TRANSACTION")
    
    # 业务操作1
    cursor.execute("UPDATE account SET balance=balance-100 WHERE user_id=1")
    
    # 业务操作2 
    cursor.execute("UPDATE account SET balance=balance+100 WHERE user_id=2")
    
    conn.commit()  # 提交事务
except:
    conn.rollback()  # 回滚所有操作

3.3 使用上下文管理器

with sqlite3.connect('students.db') as conn:
    cursor = conn.cursor()
    # 操作自动提交或回滚

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四、性能优化方案

4.1 索引优化

# 创建索引（提升查询速度）
cursor.execute("CREATE INDEX idx_students_age ON students(age)")

# 查看执行计划
cursor.execute("EXPLAIN QUERY PLAN SELECT * FROM students WHERE age>18")
print(cursor.fetchall())

4.2 备份与恢复

命令行方式

sqlite3 students.db ".dump" > backup.sql  # 备份
sqlite3 restored.db < backup.sql         # 恢复

Python实现增量备份

def backup_db(src, dest):
    with sqlite3.connect(src) as src_conn:
        with sqlite3.connect(dest) as dest_conn:
            src_conn.backup(dest_conn)

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五、综合案例：学生管理系统

class StudentDB:
    def __init__(self, db_path):
        self.conn = sqlite3.connect(db_path)
        self.create_table()
    
    def create_table(self):
        # 创建表结构（略）
    
    def add_student(self, name, age, gender):
        # 参数化插入（防注入）
    
    def query_by_age_range(self, min_age, max_age):
        # 返回年龄区间的学生
    
    # 其他方法：update/delete/statistics...

# 使用示例
db = StudentDB('students.db')
db.add_student('张伟', 20, 'M')
results = db.query_by_age_range(15, 20)

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六、练习题

1. 索引优化 ：为created字段创建索引，分析查询性能变化
2. 复杂查询：编写联表查询（班级表+学生表），统计各班人数
3. 事务测试：模拟批量插入1万条数据，对比有无事务的性能差异
4. 备份脚本：编写Python定时备份脚本，保留最近7天备份

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总结与扩展

本文详细讲解了SQLite在Python中的完整操作流程，从基础连接到高级优化均给出实践方案。建议进一步学习：

• 数据库连接池技术（如SQLAlchemy）
• ORM框架的使用（Peewee/Django ORM）
• SQLite的WAL模式配置
• 数据库迁移工具（Alembic）