Coursera 笔记

Module 04 · Accessing Databases using Python

How to Access Databases Using Python使用 Python 访问数据库

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您好，在本视频中，您将学习如何使用 Python 访问数据库。数据库是数据科学家强大的工具。

学习目标与实践

完成本模块后，您将能够：

  • 解释使用 Python 连接数据库相关的基本概念。
  • 在 Jupyter Notebooks 中，使用 SQL 创建表、加载数据和查询数据，并分析数据。
  • 解释 Python 应用程序连接数据库的基本概念。
  • 描述 SQL API，并列举流行 SQL 数据库管理系统使用的专有 API。

📝 实验任务: 在实验作业中，您将学习如何在云端创建实例、连接数据库、使用 SQL 查询数据，并使用 Python 分析数据。

一、Python 连接数据库的优势

Python 是一种流行的脚本语言，因其以下优势而被广泛用于连接数据库和数据科学领域：

  • 丰富的生态系统: Python 生态系统非常丰富，为数据科学提供了易于使用的工具，包括 NumPy、Pandas、Matplotlib 和 SciPy 等流行软件包。
  • 易学性与简洁语法: Python 语法简单，易于学习。
  • 跨平台性: 由于其开源特性，Python 已被移植到多个平台。只要避免使用任何依赖于特定系统的功能，您的 Python 程序可以在任何这些平台上运行而无需修改。
  • 支持关系数据库: Python 支持关系数据库系统。
  • DB API 简化访问: 存在 Python 数据库 API（通常称为 DB API），使得编写访问数据库的 Python 代码更加容易。
  • 文档完善: 有关 Python 的详细文档很容易获取。

二、Jupyter Notebooks 简介

Notebooks 在数据科学领域非常流行，因为它们运行在一个允许创建和共享包含实时代码、方程、可视化和解释性文本的文档的环境中。

  • Notebook 界面: 是一种用于编程的虚拟 Notebook 环境。
  • Notebook 示例: Mathematica Notebook、Maple Worksheet、Matlab Notebook、IPython Jupyter、R Markdown、Apache Zeppelin、Apache Spark Notebook 和 Databricks Cloud。

在本模块中，我们将使用 Jupyter Notebooks。

Jupyter Notebook 的优势

Jupyter Notebook 是一个开源 Web 应用程序，允许您创建和共享包含实时代码、方程、可视化和叙述性文本的文档。

  • 多语言支持: Notebook 支持包括 Python、R、Julia 和 Scala 在内的 40 多种编程语言。
  • 易于共享: Notebooks 可以通过电子邮件、Dropbox、GitHub 和 Jupyter Notebook Viewer 等方式共享。
  • 丰富的交互式输出: 您的代码可以生成丰富的交互式输出，包括 HTML、图像、视频、LaTeX 和自定义类型。
  • 大数据工具集成: 您可以利用 Apache Spark 等大数据工具（通过 Python、R 和 Scala），并使用 Pandas、Scikit-learn、ggplot2 和 TensorFlow 等库来探索相同的数据。

Python 访问数据库的典型流程

典型的用户流程是：使用 Jupyter Notebook（一个基于 Web 的编辑器）编写 Python 代码，通过某种机制与数据库管理系统 (DBMS) 进行通信。Python 代码通过 API 调用连接到数据库。

三、SQL API 与专有 API

我们将解释 SQL API 和 Python DB API 的基础知识。

应用程序编程接口 (API)

应用程序编程接口 (API) 是一组可供调用的函数，用于访问某种类型的服务。

SQL API

SQL API 由库函数调用组成，作为 DBMS 的应用程序编程接口 (API)。

  • 作用: 应用程序通过调用 API 中的函数来将 SQL 语句传递给 DBMS，并调用其他函数从 DBMS 检索查询结果和状态信息。

SQL API 的基本操作

典型的 SQL API 基本操作流程如下：

  1. 连接: 应用程序程序通过一个或多个 API 调用启动其数据库访问，将程序连接到 DBMS。
  2. 发送语句: 程序在缓冲区中将 SQL 语句构建为文本字符串，然后进行 API 调用，将缓冲区内容传递给 DBMS。
  3. 状态与错误处理: 应用程序程序进行 API 调用来检查其 DBMS 请求的状态并处理错误。
  4. 断开连接: 应用程序程序通过 API 调用与数据库断开连接，结束其数据库访问。

流行 SQL DBMS 的专有 API

每个数据库系统都有自己的库。下表列出了一些应用程序及其对应的 SQL API：

应用程序/数据库 专有 SQL API 描述
MySQL MySQL C API 提供对 MySQL 客户端-服务器协议的低级别访问，使 C 程序能够访问数据库内容。
PostgreSQL Psycopg2 API 连接 Python 应用程序与 PostgreSQL 数据库。
IBM DB2 IBM_DB API 用于连接 Python 应用程序与 IBM DB2 数据库。
SQL Server DB-Lib API 用于连接到 SQL Server 数据库。
Microsoft Windows OS ODBC 用于 Microsoft Windows 操作系统的数据库访问。
Oracle OCI 由 Oracle 数据库使用。
Java 应用程序 JDBC 由 Java 应用程序使用。

感谢观看本视频。

您是否希望我为您详细解释 Python DB API 标准？