Python在数据库教学中的应用

肖宇

摘要：作为计算机基础课程之一，数据库系统的教学处于非常核心的地位。经典的数据库原理构建在关系型数据库基础上，有着悠久的历史，但一直是教学难点之一。Python是一门开源通用型编程语言，有着良好的社区支持，数据库模块规范齐全。论述了Python编程在提升数据库教学的五方面应用：作为数据库客户端、构建事务管理演示示例、数据库间迁移、加锁机制和数据库管理等。

关键词：数据库;Python;事务管理;关系模型;数据库管理系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）06-0152-02

1概述

作为一门趋于成熟的学科，数据库包含了大量理论内容，如关系运算、查询、事务管理、并发控制等。如何科学、合理地传递这些核心概念是数据库教学中的难题之一。典型的数据库操作语言（如SQL）并不是图灵完备的，因此在很多场景下，难以使用数据库管理系统作为平台设计案例与呈现概念，这导致了数据库教学过程流程图或伪代码的大量使用，距离真实的生产环境有一些距离。解决这一问题的方法之一是使用更丰富的表达方式展现这些关键概念嘲。

Python作为一门近年来发展迅猛的通用型开源编程语言，在人工智能、数据分析、网络编程、图像处理、自然语言处理、数据库编程、大数据应用、游戏开发等应用领域有着良好的生态支持，在各编程语言位居前列。例如，在2019年10月份的TIOBE世界程序设计语言排行榜中，Python位列三甲，环比增加了1。93%，呈现出良好的上升势头。Python语法简洁清晰，学习成本低，有着广泛的社区资源，因此被广泛用于非计算机专业的编程教学。

综合考虑数据库教学中的难点以及Python编程语言的易用性，尝试使用Python提升数据库教学的丰富性与生动性。

2数据库教学中Python的应用场景

在数据库教学中，根据教学规律及经典理论涉及的场景，可从以下五面应用Python增强数据库教学：

第一，Python作为数据库编程的客户端。Python提供了统一的数据库应用接口，针对不同的数据库有不同的模块，如常使用pymysql作为连接和操作MySQL数据库的模块，pymongo作为连接和操作mongodb数据库的模型，cx_oracle作为连接和操作oracle数据库的模型。通过这些模块，可直接在Python环境中进行数据库管理、数据查询、数据操作等活动。此外，一些科学计算模块如pandas也集成了以上主流的数据库模型，可直接将各数据库中的数据读取为pandas.DataFrame对象。

第二，使用Python构建事务管理演示示例。事务管理实现了将数据库中的操作作为一个单元，是数据库的重要功能之一。在教学过程中，往往强调事务的流程及其在示例数据库中实现，而其底层实现并未深入探究。可以按照事务的流程，基于Python编写具有提交、保存点设定和回滚等综合功能的程序，由此加深学生对事务管理关键方法实现的理解。

第三，使用Python作为中介实现不同数据库间的数据迁移。数据库库迁移在项目变迁或者重构时经常发生。即便是不同的关系型数据库之间也存在一些差异，更勿论关系型数据库库与NoSQL数据库。Python提供了一个良好的转换环境，可在同一运行环境中连接迁移目标数据库和被迁移数据库，在Python环境下完成数据内容和格式的转换，存入目标数据库中。

第四，使用Pvthon演示不同类型的加锁机制。加锁机制是数据库实现并发运行且保证数据库的ACID特性的基础。加鎖机制是数据库教学的重点和难点之一。在教学过程中，首先可利用Python演示无加锁机制带来的可能后果。此外，可利用Python演示在不同加锁机制下数据共享可能引发的问题及其解决方案。

第五，使用Python管理数据库对象。在实际应用中，往往有统一变更数据库对象名称的需求。在数据库管理系统内部并没有一种高效的机制完成这一操作。可利用Python编写脚本操作数据库对象，实现批处理。此外，也可以编写Python函数以更好地监控与管理数据库状态。

3结论

虽然技术取得了长远的发展，数据库教学仍面临概念复杂、教学过程不够形象等难题。本文提出了Python在数据库教学中的五方面可能应用，为数据库教学提供了新的思路。当然，本文属于探索性讨论，未来的研究可比较加入Python编程前后学生对数据库的接受情况，更加严谨地检验这些教学设计的效果。