Встроенная база данных Python

Если вы разработчик программного обеспечения, то, скорее всего, вы знакомы с невероятно легкой базой данных SQLite или даже уже использовали ее. Она содержит практически все функции реляционной базы данных и представлена всего одним файлом. На официальном сайте можно найти несколько сценариев применения SQLite:

встроенные устройства и интернет вещей;
анализ данных;
передача данных;
архив файлов и/или контейнер данных;
внутренние или временные базы данных;
замена корпоративной базы данных в период демо-версий или тестирования;
обучение и тестирование;
экспериментальные расширения языка SQL.

Если вам нужна SQLite для каких-либо других целей, то обратитесь к документации.

Но самое главное — SQLite встроена в библиотеку Python. То есть вам не нужно устанавливать серверное или клиентское ПО и поддерживать работу какого-либо сервиса. Если вы импортировали библиотеку в Python и приступили к работе, значит вы уже используете систему управления реляционными базами данных!

Импортирование и использование

«Встроенность» предполагает, что вам не нужно запускать pip install для получения библиотеки. Просто импортируйте ее с помощью:

import sqlite3 as sl

Создание соединения с БД

Не беспокойтесь о драйверах, строках подключения и т.д. Вы можете создать базу данных SQLite и задать такой простой объект подключения, как:

con = sl.connect('my-test.db')

После запуска этой строки кода происходит создание с БД и активируется подключение к ней. Дело в том, что базы данных, к которой мы просим подключиться Python, не существует, поэтому он автоматически создает пустую. Также мы можем ввести точно такой же код для подключения к уже существующей базе данных.

Создание таблицы

Теперь создадим таблицу:

with con:
    con.execute("""
        CREATE TABLE USER (
            id INTEGER NOT NULL PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
            name TEXT,
            age INTEGER
        );
    """)

Мы добавили три столбца в таблицу USER. Как видите, SQLite действительно легка и при этом поддерживает все основные функции обычной реляционной СУБД, такие как тип данных, обнуляемый тип, первичный ключ и автоинкремент.

После запуска этого кода создается таблица, но она ничего не выводит.

Включение записей

Вставим несколько записей в только что созданную таблицу USER, чтобы доказать, что она действительно создана.

Предположим, мы хотим вставить сразу несколько записей. Выполним:

sql = 'INSERT INTO USER (id, name, age) values(?, ?, ?)'
data = [
    (1, 'Alice', 21),
    (2, 'Bob', 22),
    (3, 'Chris', 23)
]

Определяем оператор SQL с вопросительными знаками ? в качестве заполнителя. Теперь создадим образцы данных для вставки, а затем вставим их с помощью объекта подключения:

with con:<br>
    con.executemany(sql, data)

После запуска кода не появилось никаких предупреждений, значит все прошло успешно.

Запрос к таблице

Пришло время удостовериться, что все сделано правильно. Выполним запрос к таблице на возврат образцов строк.

with con:
    data = con.execute("SELECT * FROM USER WHERE age <= 22")
    for row in data:
        print(row)

Как видите, все очень просто!

Более того, несмотря на свою легкость SQLite является широко используемой базой данных, и большинство программного обеспечения клиентов SQL ее поддерживает.

Чаще всего я использую инструмент DBeaver. Рассмотрим его на примере.

Подключение к базе данных SQLite из клиента SQL (DBeaver)

Поскольку я использую Google Colab, я буду загружать файл my-test.db на свой компьютер. При запуске Python на локальном компьютере можно использовать клиент SQL для прямого подключения к файлу баз данных.

Создаем новое соединение в DBeaver и выбираем SQLite в качестве типа БД:

Затем переходим к файлу БД:

Теперь к базе данных можно выполнить любой SQL-запрос, как и в любых других реляционных БД:

Непрерывная интеграция с Pandas

Но это еще не все. Дело в том, что, являясь встроенной функцией Python, SQLite может легко интегрироваться с фреймом данных Pandas.

Определяем фрейм данных:

df_skill = pd.DataFrame({
    'user_id': [1,1,2,2,3,3,3],
    'skill': ['Network Security', 'Algorithm Development', 'Network Security', 'Java', 'Python', 'Data Science', 'Machine Learning']
})

Затем просто вызываем метод фрейма данных to_sql(), чтобы сохранить его в базе данных:

df_skill.to_sql('SKILL', con)

И это все, что нужно сделать! Вам даже не придется создавать таблицу заранее — типы данных и длина столбцов будут определены автоматически. Конечно, при желании вы также можете определить ее заранее.

Допустим, мы хотим объединить таблицу USER и SKILL и прочитать результат во фрейме данных Pandas. Это тоже можно выполнить без проблем.

df = pd.read_sql('''
    SELECT s.user_id, u.name, u.age, s.skill 
    FROM USER u LEFT JOIN SKILL s ON u.id = s.user_id
''', con)

Результаты запишем в новую таблицу под названием USER_SKILL:

df.to_sql('USER_SKILL', con)

Теперь мы также можем использовать клиент SQL для получения таблицы:

Выводы

В Python есть множество скрытых сюрпризов. Но скрыты они не специально: дело лишь в том, что в Python настолько много функций «из коробки», что невозможно раскрыть их все сразу.

В этой статье мы узнали, как использовать встроенную библиотеку Python sqlite3 для создания таблиц и манипулирования ими в базе данных SQLite. Конечно, она также поддерживает обновление и удаление, которые вы можете попробовать самостоятельно.

Но самое главное, мы можем легко прочитать таблицу из базы данных SQLite во фрейме данных Pandas и наоборот. Такая возможность еще больше упрощает взаимодействие с этой легкой реляционной базой данных.

Возможно, вы заметили, что в SQLite нет аутентификации. С ней бы данная библиотека перестала быть такой легкой.

Открывайте для себя еще больше удивительных возможностей Python!

Весь код из этой статьи находится в моем Google Colab Notebook.

Перевод статьи Christopher Tao: Do You Know Python Has A Built-In Database?

Поделиться статьей:

Вернуться к статьям