Python在數據庫教學中的應用

肖宇

摘要：作為計算機基礎課程之一，數據庫系統的教學處于非常核心的地位。經典的數據庫原理構建在關系型數據庫基礎上，有著悠久的歷史，但一直是教學難點之一。Python是一門開源通用型編程語言，有著良好的社區支持，數據庫模塊規范齊全。論述了Python編程在提升數據庫教學的五方面應用：作為數據庫客戶端、構建事務管理演示示例、數據庫間遷移、加鎖機制和數據庫管理等。

關鍵詞：數據庫;Python;事務管理;關系模型;數據庫管理系統

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）06-0152-02

1概述

作為一門趨于成熟的學科，數據庫包含了大量理論內容，如關系運算、查詢、事務管理、并發控制等。如何科學、合理地傳遞這些核心概念是數據庫教學中的難題之一。典型的數據庫操作語言（如SQL）并不是圖靈完備的，因此在很多場景下，難以使用數據庫管理系統作為平臺設計案例與呈現概念，這導致了數據庫教學過程流程圖或偽代碼的大量使用，距離真實的生產環境有一些距離。解決這一問題的方法之一是使用更豐富的表達方式展現這些關鍵概念嘲。

Python作為一門近年來發展迅猛的通用型開源編程語言，在人工智能、數據分析、網絡編程、圖像處理、自然語言處理、數據庫編程、大數據應用、游戲開發等應用領域有著良好的生態支持，在各編程語言位居前列。例如，在2019年10月份的TIOBE世界程序設計語言排行榜中，Python位列三甲，環比增加了1。93%，呈現出良好的上升勢頭。Python語法簡潔清晰，學習成本低，有著廣泛的社區資源，因此被廣泛用于非計算機專業的編程教學。

綜合考慮數據庫教學中的難點以及Python編程語言的易用性，嘗試使用Python提升數據庫教學的豐富性與生動性。

2數據庫教學中Python的應用場景

在數據庫教學中，根據教學規律及經典理論涉及的場景，可從以下五面應用Python增強數據庫教學：

第一，Python作為數據庫編程的客戶端。Python提供了統一的數據庫應用接口，針對不同的數據庫有不同的模塊，如常使用pymysql作為連接和操作MySQL數據庫的模塊，pymongo作為連接和操作mongodb數據庫的模型，cx_oracle作為連接和操作oracle數據庫的模型。通過這些模塊，可直接在Python環境中進行數據庫管理、數據查詢、數據操作等活動。此外，一些科學計算模塊如pandas也集成了以上主流的數據庫模型，可直接將各數據庫中的數據讀取為pandas.DataFrame對象。

第二，使用Python構建事務管理演示示例。事務管理實現了將數據庫中的操作作為一個單元，是數據庫的重要功能之一。在教學過程中，往往強調事務的流程及其在示例數據庫中實現，而其底層實現并未深入探究?？梢园凑帐聞盏牧鞒?，基于Python編寫具有提交、保存點設定和回滾等綜合功能的程序，由此加深學生對事務管理關鍵方法實現的理解。

第三，使用Python作為中介實現不同數據庫間的數據遷移。數據庫庫遷移在項目變遷或者重構時經常發生。即便是不同的關系型數據庫之間也存在一些差異，更勿論關系型數據庫庫與NoSQL數據庫。Python提供了一個良好的轉換環境，可在同一運行環境中連接遷移目標數據庫和被遷移數據庫，在Python環境下完成數據內容和格式的轉換，存入目標數據庫中。

第四，使用Pvthon演示不同類型的加鎖機制。加鎖機制是數據庫實現并發運行且保證數據庫的ACID特性的基礎。加鎖機制是數據庫教學的重點和難點之一。在教學過程中，首先可利用Python演示無加鎖機制帶來的可能后果。此外，可利用Python演示在不同加鎖機制下數據共享可能引發的問題及其解決方案。

第五，使用Python管理數據庫對象。在實際應用中，往往有統一變更數據庫對象名稱的需求。在數據庫管理系統內部并沒有一種高效的機制完成這一操作。可利用Python編寫腳本操作數據庫對象，實現批處理。此外，也可以編寫Python函數以更好地監控與管理數據庫狀態。

3結論

雖然技術取得了長遠的發展，數據庫教學仍面臨概念復雜、教學過程不夠形象等難題。本文提出了Python在數據庫教學中的五方面可能應用，為數據庫教學提供了新的思路。當然，本文屬于探索性討論，未來的研究可比較加入Python編程前后學生對數據庫的接受情況，更加嚴謹地檢驗這些教學設計的效果。