Python操作MySQL数据库详细案例

@TOC

一、前言

  本文通过案例讲解如何使用Python操作MySQL数据库。具体任务为：假设你已经了解MySQL和知识图谱标注工具Brat，将Brat标注的结果上传到MySQL。

  在知识图谱的文本标注任务中，需要将数据按照事先决定的标注规则进行人工标注。Brat是一种比较著名的标注工具，但是目前不支持Windows系统，你可以安装虚拟机使用该工具。本文已经完成了一项基于Windows、Python3.7的标注软件制作工作，你可以点击 实体关系文本标注工具 进行查看。

二、数据准备

  本文从知网下载了一些关于医学文章的摘要，提前设置了标注规则，例如实体类别、关系等。通过Brat工具标注该文本数据并得到输出标注好的结果文件，该文件共有2042行，以T开头表示实体，以R开头表示关系，该文件是对网络图结构的文本表述。

三、建立数据库

  在开始Python代码任务之前，你需要对数据库有基础的了解，比如你已经具备使用SQL语言操作MySQL数据库的能力。

1、将MySQL中的操作定义为python函数（基于MySQL80），那么就可以直接调用该函数，来操作数据库。

import pandas as pd
import pymysql

print("1")

def mycursor(db_name = 'mysql80'):
    connection = pymysql.connect(host='localhost',
                             user='root',
                             port = 3308,
                             password='',#123456
                             database= db_name,
                             charset='utf8mb4',
                             cursorclass=pymysql.cursors.DictCursor)
    cursor = connection.cursor()
    return cursor, connection

def use(db_name):
    '''切换数据库，返回游标'''
    return mycursor(db_name)

def create_database(db_name):
    '''新建数据库'''
    sql = f'create database if not exists {db_name};'
    cursor.execute(sql)
    
def create_table(tbl_name):
    '''新建数据表'''
    sql = f'create table if not exists {tbl_name};'
    cursor.execute(sql) 
    
def drop_database(db_name):
    '''删除数据库'''
    sql = f'drop database if exists {db_name};'
    cursor.execute(sql)
       
def drop_table(tbl_name):
    '''删除数据表'''
    sql = f'drop table if exists {tbl_name};'
    cursor.execute(sql)

def query(sql):
    '''以数据框形式返回查询据结果'''
    cursor.execute(sql)
    data = cursor.fetchall()  # 以元组形式返回查询数据
    header = [t[0] for t in cursor.description]
    df = pd.DataFrame(list(data), columns=header)  # pd.DataFrem 对列表具有更好的兼容性
    # return df
    print(df)

def show_databases():
    '''查看服务器上的所有数据库'''
    sql = 'show databases;'
    return query(sql)

def select_database():
    '''查看当前数据库'''
    sql = 'select database();'
    return query(sql)

def show_tables():
    '''查看当前数据库中所有的表'''
    sql = 'show tables;'
    return query(sql)

2、创建数据库

#选择需要使用的数据库，此前需要创建数据库


cursor, db = use('mysql') #默认设置，不要更改！

dbname = 'kgg' #此处更改为需要创建的数据库名
create_database(dbname)
cursor, db = use(dbname)

3、建立数据库中各表

# 建实体类表
sqltb1 = ''' create table entity(
    id int auto_increment primary key comment '实体类编号',
    name varchar(20) comment '实体类名'
) comment '实体类表';
'''
cursor.execute(sqltb1)

# 插入数据
sqlin1  = '''
 insert into entity values (1, '病症'),
 (2, '病名'),(3, '诊断方案'),(4, '治疗方案'),(5, '药名'),(6, '其它');
'''
cursor.execute(sqlin1)
db.commit() #事务
# 检查是否传递成功
sqlset = "select * from entity ;"
query(sqlset)

#-------------------------------------------------------------------------

# 创建关系表格
sqltb2 = ''' create table relation(
    id int auto_increment primary key comment '关系编号',
    name varchar(20) comment '关系名'
) comment '关系表';
'''
cursor.execute(sqltb2)

#插入数据
sqlin2 = '''insert into relation values (1, '包含'),(2, '治疗'),(3, '危险因素'),
                                    (4, '辅助诊断'),(5, '特征'),(6, '并发'),
                                    (7, '别名'),(8, '作用'),(9, '条件');'''

cursor.execute(sqlin2)
db.commit() #事务
#检查是否传递成功
sqlset = "select * from relation ;"
query(sqlset)

#-------------------------------------------------------------------------

# 创建实体表
sqltb3 = ''' create table entitymin(
    id int auto_increment primary key comment '编号',
    name varchar(50) comment '实体名'
) comment '实体表';
'''
cursor.execute(sqltb3)
db.commit() #事务

#-------------------------------------------------------------------------

4、建立一些交叉表

#建立 实体-关系库，并设置主键外键关联

# 创建实体表
sqltb5 = ''' create table entityrela(
    id int auto_increment primary key comment '编号',
    headclass int comment '头实体类',
    headentity int comment '头实体',
    relation int comment '关系',
    tailentity int comment '尾实体',
    tailclass int comment '尾实体类'
) comment '实体和关系表';
'''
cursor.execute(sqltb5)
db.commit() #事务

#-------------------------------------------------------------------------
#创建链接该表（子表、外键）与另外三张表（父表、主键）链接

sqlkey = ''' 
alter table entityrela add constraint encl_he_en_id foreign key (headclass) references entity (id);
'''
cursor.execute(sqlkey)

sqlkey = ''' 
alter table entityrela add constraint enla_he_enmin_id foreign key (headentity) references entitymin (id);
'''
cursor.execute(sqlkey)

sqlkey = ''' 
alter table entityrela add constraint enla_re_re_id foreign key (relation) references relation (id);
'''
cursor.execute(sqlkey)

sqlkey = ''' 
alter table entityrela add constraint enla_ta_enmin_id foreign key (tailentity) references entitymin (id);
'''
cursor.execute(sqlkey)

sqlkey = ''' 
alter table entityrela add constraint enla_ta_en_id foreign key (tailclass) references entity (id);
'''
cursor.execute(sqlkey)
db.commit() #事务

#-------------------------------------------------------------------------

5、查看创建情况

# 查看该库中所有表格、查看表是否创建成功
show_tables()

#-------------------------------------------------------------------------
# end

6、此外，若你在任何操作过程中，需要清空数据库，你可以：

# # #格式化数据库,取消下面三行注释，运行后便清空数据库。
# drop_database(dbname)
# create_database(dbname)
# print('数据库格式化')

四、处理和上传数据

  创建好数据库后，便可以对数据进行处理，并将数据上传到数据库中。

1、同上，连接数据库，并定义工具函数。

# 将数据添加到数据库（数据库已经提前建好）


import pandas as pd
import pymysql
import re

def mycursor(db_name = 'mysql80'):
    connection = pymysql.connect(host='localhost',
                             user='root',
                             password='',#123456
                             port = 3308,
                             database= db_name,
                             charset='utf8mb4',
                             cursorclass=pymysql.cursors.DictCursor)
    cursor = connection.cursor()
    return cursor, connection

def use(db_name):
    '''切换数据库，返回游标'''
    return mycursor(db_name)

def query(sql):
    '''以数据框形式返回查询据结果'''
    cursor.execute(sql)
    data = cursor.fetchall()  # 以元组形式返回查询数据
    header = [t[0] for t in cursor.description]
    df = pd.DataFrame(list(data), columns=header)  # pd.DataFrem 对列表具有更好的兼容性
    return df
    # print(df)

def show_databases():
    '''查看服务器上的所有数据库'''
    sql = 'show databases;'
    return query(sql)

def select_database():
    '''查看当前数据库'''
    sql = 'select database();'
    return query(sql)

def show_tables():
    '''查看当前数据库中所有的表'''
    sql = 'show tables;'
    return query(sql)

cursor, db = use('mysql') #默认设置，不要更改！
dbname = 'kgg'
cursor, db = use(dbname)

#-------------------------------------

2、数据处理-实体

# 将ann文件数据传入（暂以txt格式传入）
txtfile = open(r'C:UsersDELLDesktopmysql数据库001-0500.ann', 'r', encoding='utf-8').readlines()
# print(txtfile[:3])

#将实体与关系数据分开
entity = []
relation = []
for i in txtfile:
    if i[0] == 'T':
        entity.append(i)
    else:
        relation.append(i)

# print(relation)

#将实体名称、类别与编号提取出来
entity = [i.strip('n').split('t') for i in entity]
entity = [[i[0],i[1].split(' ')[0], i[-1]] for i in entity]
# print(entity[:5])

3、上传实体表中数据

#-------------------------------------------------------------------------
#在实体表中插入数据
# #提取实体名，去重;需要提前查看数据库已有的实体名称 需要表名称
entitymin = [i[-1] for i in entity]
entitymin = list(set(entitymin))
# print(entitymin[:5])


for q in entitymin:
    sqlq = "select name from entitymin where  name = (%s);"
    TF = cursor.execute(sqlq, q)
    if TF == 0: #存在则为1，不存在为0;不存在则添加    
        sqlin2 = "insert into entitymin values (null, %s) ;"
        cursor.execute(sqlin2, q)
db.commit() #事务
# 查看数据效果
sqlq = "select * from entitymin;"
query(sqlq)

4、数据处理-5元组关系

)

#-------------------------------------------------------------------------
#将三元组提取出来
relation = [re.split("[tA:' ']",i) for i in relation]
relation = [[i[1],i[4],i[7]] for i in relation]
# print(relation[:5])

dicen = dict([('病症',1),('病名',2),('诊断方案',3),('治疗方案',4),('药名',5),('其它',6)])
dicre =  dict([('包含',1),('治疗',2),('危险因素',3),('辅助诊断',4),('特征',5),('并发',6),('别名',7),('作用',8),('条件',9)])
# print(dicre['包含'])

# #将三元组中的实体编号替换成实体名称
for r in relation:
    r[0] = dicre[r[0]]
    for e in entity:
        if r[1] == e[0]:
            r[1] = e[-1]
            r.insert(0,e[1])
        if r[-1] == e[0]:
            r[-1] = e[-1]
            r.append(e[1])
# print(relation[:5])

#编码化---['头实体类', '头实体','关系类','尾实体', '尾实体类']
enre = []
for j in relation:
    j[0] = dicen[j[0]]
    j[-1] = dicen[j[-1]]
    sqlchaen = "select id from entitymin where name = (%s);"
    cursor.execute(sqlchaen, j[2])
    j[2] = cursor.fetchone()['id']
    sqlchaen = "select id from entitymin where name = (%s);"
    cursor.execute(sqlchaen, j[3])
    j[3] = cursor.fetchone()['id']
    enre.append([j[0],j[2],j[1],j[3],j[4]])
print(enre[-5:]) #传入实体-关系库

5、上传5元组数据

#插入实体-关系库数据，并创建链接该表（子表、外键）与另外三张表（父表、主键）链接

# #插入数据
for en in enre:
    sqlin2 = "insert into entityrela values (null, %s, %s, %s, %s, %s) ;"
    cursor.execute(sqlin2, (en[0],en[1],en[2],en[3],en[4]))
db.commit() #事务
print('ok')


#-------------------------------------------------------------------------
#清除重复数据并id排序
sql = '''
delete p1
from entityrela p1,
     entityrela p2
where (p1.headclass = p2.headclass
  and p1.headentity = p2.headentity
  and p1.relation = p2.relation
  and p1.tailentity = p2.tailentity
  and p1.tailclass = p2.tailclass
  and p1.id > p2.id);
'''
cursor.execute(sql)

sql = '''
ALTER TABLE entityrela DROP id;
'''
cursor.execute(sql)
sql ='''
ALTER TABLE entityrela ADD id MEDIUMINT( 8 ) NOT NULL FIRST;
'''
cursor.execute(sql)
sql ='''
ALTER TABLE entityrela MODIFY COLUMN id MEDIUMINT( 8 ) NOT NULL AUTO_INCREMENT,ADD PRIMARY KEY(id);
'''
cursor.execute(sql)
db.commit() #事务
cursor.close()
#-------------------------------------------------------------------------
#end

  其中，db.commit() 表示该事务要么全部成功，要么全部不执行。cursor.close()表示关闭数据库。

6、在MySQL中查看执行结果

（1）在MySQL中查看所有数据库

（2）使用本文创建的kgg数据库，并查看库内所有表

（3）检索任意表，查看数据

  以上3步表示数据库创建成功并成功写入数据。

五、下载数据

  假设我们已经创建好数据库以及上传了数据。很久以后，我们需要从数据库中下载数据，进行分析或者分享给他人，那么本文在这里考虑了这一情况。

1、连接数据库，定义工具函数

# 从数据库中调取数据，以中文显示；

import pandas as pd
import pymysql

def mycursor(db_name = 'mysql80'):
    connection = pymysql.connect(host='localhost',
                             user='root',
                             password='', #123456
                             port = 3308,
                             database= db_name,
                             charset='utf8mb4',
                             cursorclass=pymysql.cursors.DictCursor)
    cursor = connection.cursor()
    return cursor, connection

def use(db_name):
    '''切换数据库，返回游标'''
    return mycursor(db_name)

def query(sql):
    '''以数据框形式返回查询据结果'''
    cursor.execute(sql)
    data = cursor.fetchall()  # 以元组形式返回查询数据
    header = [t[0] for t in cursor.description]
    df = pd.DataFrame(list(data), columns=header)  # pd.DataFrem 对列表具有更好的兼容性
    return df
    # print(df)

def show_databases():
    '''查看服务器上的所有数据库'''
    sql = 'show databases;'
    return query(sql)

def select_database():
    '''查看当前数据库'''
    sql = 'select database();'
    return query(sql)

def show_tables():
    '''查看当前数据库中所有的表'''
    sql = 'show tables;'
    return query(sql)
dbname = 'mysql'
cursor, db = use(dbname)
dbname = 'kgg'
cursor, db = use(dbname)

# print(show_tables())

2、选择数据，并设计输出结构

    #a.headentity ,
sql = '''select  m.name from entityrela a left outer join entitymin m on a.headentity = m.id'''
i_s = list(query(sql)['name'])

sql = '''select  m.name from entityrela a left outer join entitymin m on a.tailentity = m.id'''
j_s = list(query(sql)['name'])

sql = '''select  m.name from entityrela a left outer join relation m on a.relation = m.id'''
k_s = list(query(sql)['name'])


eql = '''select  m.name from entityrela a left outer join entity m on a.headclass = m.id'''
ek_1 = list(query(eql)['name'])

eq2 = '''select  m.name from entityrela a left outer join entity m on a.tailclass = m.id'''
ek_2 = list(query(eq2)['name'])



result = [[i,j,k,w,p] for i,j,k,w,p in zip(i_s,ek_1,k_s,ek_2,j_s)]
print(result[:5])
cursor.close()

3、设置保存文件地址并下载

f = open(r"C:UsersDELLDesktopneo4j_pythondata4.csv",'w', encoding='utf-8')
for i in result:
    f.write('''+i[0]+'',''+i[1]+'',''+i[2]+'',''+i[3]+'',''+i[4]+''n')
f.close()
print('ok')

六、完整项目数据和代码

以下任意方式皆可：
1、评论、留言邮箱账号，博主定期回复。
2、点击：GitHub-python_mysql (或者访问： https://github.com/chenyiadam/python_mysql.git ) 进行下载

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