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WEB开发：全栈工程师起步 - Python Flask +SQLite的管理系统实现

article 2024/12/22 16:53:51

一、前言

罗马不是一天建成的。

每个全栈工程师都是从HELLO WORLD 起步的。

之前我们分别用NODE.JS 、ASP.NET Core 这两个框架实现过基于WebServer的全栈工程师入门教程。

今天我们用更简单的来实现： Python。

我们将用Python来实现一个学生管理应用，它包括Web服务器+管理前端+后端Api+数据库，并满足一个管理应用所具有的基本的增删查功能。由此来熟悉Phthon的webServer （Flask ）应用。

二、流程和技术栈

先来看下我们设想的应用流程

然后根据这个来设定一下我们的技术栈：

前端：HTML + JS + CSS
前端开发利用HTML来构建网页的骨架和内容结构，CSS用于定义网页的样式和布局，如字体、颜色、空间等，确保网页在不同设备上的视觉效果一致。JavaScript则负责网页的动态交互功能，如响应用户输入、动画效果和与服务器的通信，使得网页变得互动性强，提升用户体验。
服务器：Python Flask
Flask是一个轻量级的Python Web框架，适合构建小型到中型的Web应用。它简洁、易于上手，并且高度可扩展。Flask允许开发者定义路由、处理HTTP请求、与数据库交互，并能够快速搭建RESTful API服务，广泛用于开发Web服务和微服务。Flask的灵活性使得开发者可以根据需求选择需要的功能和扩展。
数据库：SQLite
SQLite是一种轻量级的嵌入式关系型数据库管理系统，适用于桌面和移动设备应用。它将数据存储在一个单一的文件中，不需要独立的数据库服务器，安装和配置非常简单。SQLite支持SQL标准，可以高效地存储、查询、更新数据，适合用在低并发、数据量较小的项目中，常用于原型开发、小型应用和嵌入式系统。

三、文件结构

所以首先你需要在自己的电脑上安装PYTHON。默认都有了。

然后需要 pip install sqlite3。安装这个数据库引擎。

一切齐全，准备动手，动手前先确定一下这个项目的目录文件结构：

目录结构

/student-grade-management
  ├── app.py                  # Flask应用的主程序
  ├── students.db             # SQLite数据库文件
  ├── /templates              # 存放HTML模板文件的文件夹
  |    └── index.html         # 主页面的HTML文件
  ├── /static                 # 存放静态资源（如CSS, JS, 图片等）的文件夹
       ├── style.css          # 样式文件（CSS）
       └── script.js          # 前端脚本（JavaScript）

这个目录结构是一个典型的 Flask 项目的结构，适用于一个简单的学生成绩管理系统。下面我将逐一解释每个文件和文件夹的作用：

详细解释

1. `app.py`

作用：这是你的 Flask Web 应用的主程序。Flask 是一个轻量级的 Python Web 框架，用于快速开发 Web 应用。
功能：在这个文件中，我们会定义所有的路由（URLs）、视图函数（处理请求的函数）和一些与数据库交互的代码。
- 例如：
  - / 路由显示学生成绩列表。
  - /add 路由处理添加学生成绩。
  - /delete/<id> 路由处理删除学生成绩。
  - /search 路由处理按姓名查询学生成绩。
- 该文件还负责启动 Flask Web 服务器（通常使用 app.run()）。

2. `students.db`

作用：这是 SQLite 数据库文件，存储系统中的所有数据。
功能：SQLite 是一个轻量级的数据库，它会将数据保存在本地文件中。这个数据库文件包含一个表（比如 students），存储学生的姓名和成绩。
- 该数据库可以使用 Python 的 sqlite3 库进行操作。
- 例如，系统会在此数据库中进行以下操作：
  - 插入新学生成绩。
  - 查询学生成绩。
  - 删除学生成绩。
    
    请注意这个db文件最开始需要用脚本生成，脚本中设定了各个字段、表名，见后i面的文件介绍。

3. `/templates`

作用：这个文件夹存放 Flask 应用的 HTML 模板文件，Flask 会使用 Jinja2 模板引擎来渲染这些 HTML 文件。
功能：
- Flask 会使用模板文件来动态生成页面内容。
- 在我们的项目中，index.html 作为主页面模板，显示学生成绩列表，并提供添加、删除和查询功能。
- Jinja2 语法使得我们可以在 HTML 中插入 Python 变量、执行条件语句、循环等操作。
- 例如，学生的姓名和成绩列表会从数据库中获取，Flask 会将这些数据传递到模板中，然后通过模板渲染显示在页面上。
例如：
```
<table>
    <thead>
        <tr>
            <th>姓名</th>
            <th>成绩</th>
        </tr>
    </thead>
    <tbody>
        {% for student in students %}
        <tr>
            <td>{{ student.name }}</td>
            <td>{{ student.grade }}</td>
        </tr>
        {% endfor %}
    </tbody>
</table>
```

4. `/static`

作用：static 文件夹用来存放 Web 应用中不会变化的静态资源文件，如 CSS、JavaScript、图片等。
功能：这些静态文件是客户端直接访问的文件，不需要通过 Flask 后端处理。Flask 会自动处理 static 文件夹中的文件并提供服务。
- style.css：存放样式表文件（CSS），用于控制页面的外观和布局。你可以在 index.html 中引用它，定义页面的字体、颜色、布局等样式。
- script.js：存放 JavaScript 文件，用于处理客户端的交互逻辑。例如，处理添加、删除、查询学生成绩的事件，或者发送 AJAX 请求来与 Flask 后端进行交互。
例如：
```
<link rel="stylesheet" href="/static/style.css">
<script src="/static/script.js"></script>
```

典型流程

用户在浏览器中访问 Flask 应用时，Flask 会根据请求路由选择适当的视图函数。
视图函数可以与数据库交互，获取或修改数据。
数据传递到模板中，模板使用 Jinja2 引擎动态生成 HTML 页面并返回给浏览器。
浏览器根据返回的 HTML 内容渲染页面，并加载 static 文件夹中的 CSS 和 JavaScript 资源。

四、源码

以下是各个部分的源码：

dbMake.py (这个是一个脚本，用来生成数据库，运行这个脚本可以在根目录下生成一个数据库文件 students.db)

import sqlite3

# 连接数据库（如果数据库文件不存在，会自动创建）
conn = sqlite3.connect('students.db')

# 创建一个cursor对象
cursor = conn.cursor()

# 创建学生成绩表
cursor.execute('''
CREATE TABLE IF NOT EXISTS students (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    name TEXT NOT NULL,
    grade INTEGER NOT NULL
)
''')

# 提交并关闭
conn.commit()
conn.close()

app.py

from flask import Flask, render_template, request, jsonify
import sqlite3

app = Flask(__name__)

# 获取数据库连接
def get_db_connection():
    conn = sqlite3.connect('students.db')
    conn.row_factory = sqlite3.Row  # 返回字典类型的行
    return conn

# 首页，显示学生成绩列表
@app.route('/')
def index():
    conn = get_db_connection()
    students = conn.execute('SELECT * FROM students').fetchall()
    conn.close()
    return render_template('index.html', students=students)

# 添加学生成绩
@app.route('/add', methods=['POST'])
def add_student():
    name = request.form['name']
    grade = request.form['grade']
    conn = get_db_connection()
    conn.execute('INSERT INTO students (name, grade) VALUES (?, ?)', (name, grade))
    conn.commit()
    conn.close()
    return jsonify({"status": "success"})

# 查询学生成绩
@app.route('/search', methods=['GET'])
def search_student():
    name = request.args.get('name', '')
    conn = get_db_connection()
    students = conn.execute('SELECT * FROM students WHERE name LIKE ?', ('%' + name + '%',)).fetchall()
    conn.close()
    return render_template('index.html', students=students)

# 删除学生成绩
@app.route('/delete/<int:id>', methods=['GET'])
def delete_student(id):
    conn = get_db_connection()
    conn.execute('DELETE FROM students WHERE id = ?', (id,))
    conn.commit()
    conn.close()
    return jsonify({"status": "success"})

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

script.js

document.getElementById('add-student-form').addEventListener('submit', function (event) {
    event.preventDefault();

    const name = document.getElementById('name').value;
    const grade = document.getElementById('grade').value;

    fetch('/add', {
        method: 'POST',
        body: new URLSearchParams({
            'name': name,
            'grade': grade
        })
    })
        .then(response => response.json())
        .then(data => {
            if (data.status === 'success') {
                alert('学生成绩已添加!');
                window.location.reload(); // 刷新页面
            }
        });
});

// 删除学生成绩
function deleteStudent(id) {
    if (confirm('确定要删除这个成绩吗？')) {
        fetch(`/delete/${id}`)
            .then(response => response.json())
            .then(data => {
                if (data.status === 'success') {
                    alert('学生成绩已删除!');
                    window.location.reload(); // 刷新页面
                }
            });
    }
}

// 查询学生成绩
document.getElementById('search-form').addEventListener('submit', function (event) {
    event.preventDefault();

    const name = document.getElementById('search-name').value;

    fetch(`/search?name=${name}`)
        .then(response => response.text())
        .then(data => {
            document.body.innerHTML = data; // 更新页面内容
        });
});

style.css

body {
    font-family: Arial, sans-serif;
    margin: 20px;
    background-color: #f9f9f9;
}

h1 {
    text-align: center;
}

table {
    width: 50%;
    margin: 0 auto;
    border-collapse: collapse;
}

th, td {
    padding: 10px;
    text-align: center;
}

form {
    margin-top: 20px;
    text-align: center;
}

input, button {
    padding: 10px;
    margin: 5px;
}

index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>学生成绩管理系统</title>
    <link rel="stylesheet" href="/static/style.css">
</head>
<body>
    <h1>学生成绩管理系统</h1>

    <h2>查询学生成绩</h2>
    <form id="search-form">
        <label for="search-name">姓名: </label><br>
        <input type="text" id="search-name" name="name"><br><br>
        <button type="submit">查询</button>
    </form>

    <h2>学生成绩列表</h2>
    <table border="1">
        <thead>
            <tr>
                <th>姓名</th>
                <th>成绩</th>
                <th>操作</th>
            </tr>
        </thead>
        <tbody id="students-list">
            {% for student in students %}
            <tr>
                <td>{{ student.name }}</td>
                <td>{{ student.grade }}</td>
                <td>
                    <button onclick="deleteStudent({{ student.id }})">删除</button>
                </td>
            </tr>
            {% endfor %}
        </tbody>
    </table>

    <h2>添加学生成绩</h2>
    <form id="add-student-form">
        <label for="name">姓名: </label><br>
        <input type="text" id="name" name="name"><br><br>
        <label for="grade">成绩: </label><br>
        <input type="number" id="grade" name="grade"><br><br>
        <button type="submit">添加</button>
    </form>

    <script src="/static/script.js"></script>
</body>
</html>

准备完毕，命令行切入根目录，执行 python app.py 启动应用