QT ---------------数据库编程概要

1. QT数据库编程概要

1.1 简介

QT提供了强大的数据库编程支持，使得开发者可以方便地在应用程序中使用各种数据库。通过QT的数据库模块（QtSql），可以连接到多种数据库管理系统，如SQLite、MySQL、PostgreSQL等，并进行数据的查询、插入、更新和删除等操作。

1.2 基本步骤

• 包含头文件：在使用QT数据库功能时，首先要包含相关的头文件，如<QtSql>。
• 驱动加载：根据要使用的数据库类型加载相应的数据库驱动。例如，对于SQLite，QT会自动加载其驱动。
• 数据库连接：使用QSqlDatabase类来建立与数据库的连接，需要指定数据库名称、用户名、密码等连接参数（不同数据库这些参数有所不同）。
• 执行SQL操作：可以通过QSqlQuery类来执行SQL语句，或者使用更高层次的模型类（如QSqlTableModel、QSqlQueryModel）来操作数据。
• 关闭连接：在操作完成后，需要关闭数据库连接以释放资源。

2. QtSql模块

2.1 功能概述

QtSql模块是QT中用于数据库操作的核心模块。它提供了一组类，用于处理数据库连接、SQL查询执行、数据模型表示等多种功能。

2.2 主要类

• QSqlDatabase：用于建立和管理数据库连接。可以创建数据库连接对象，设置连接参数，打开和关闭连接等。
• QSqlQuery：用于执行SQL语句。支持执行各种SQL操作，如SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE等，并且可以处理查询结果。
• QSqlTableModel：提供了一个基于表格的数据模型，用于直接操作数据库中的表。可以方便地在视图（如QTableView）中显示和编辑表数据。
• QSqlQueryModel：主要用于执行SQL查询并将结果作为数据模型提供给视图。适合执行自定义的SQL查询操作。

3. SQLite简述

3.1 特点

SQLite是一个轻量级的嵌入式数据库引擎。它的特点包括：

• 零配置：不需要像传统的数据库服务器那样进行复杂的安装和配置过程，它是一个自包含的库。
• 小巧轻便：数据库以文件形式存在，整个数据库（包括结构、数据和索引）都存储在一个文件中，便于存储和传输。
• 跨平台支持：可以在多种操作系统上使用，如Windows、Linux、macOS等。

3.2 在QT中的使用

在QT中使用SQLite非常方便。由于QT默认包含了SQLite驱动，只需要按照一般的数据库连接步骤，指定数据库文件名（SQLite数据库以文件形式存储）作为连接参数即可。例如：

QSqlDatabase db = QSqlDatabase::addDatabase("QSQLITE");
db.setDatabaseName("my_database.db");
if (db.open()) {
    // 数据库连接成功后的操作
} else {
    // 处理连接失败的情况
}

4. 示例数据库

4.1 创建简单的示例数据库

假设要创建一个简单的学生信息数据库，包含学生的学号、姓名、年龄和专业等信息。使用SQLite和QT，可以按照以下步骤：

1. 建立连接：如上述代码片段所示，通过QSqlDatabase建立与SQLite数据库的连接。
2. 创建表：使用QSqlQuery执行SQL的CREATE TABLE语句来创建学生信息表。

QSqlQuery query;
query.exec("CREATE TABLE students (id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT, name TEXT, age INTEGER, major TEXT)");

3. 插入数据：同样使用QSqlQuery，可以插入一些示例学生数据。

query.exec("INSERT INTO students (name, age, major) VALUES ('Alice', 20, 'Computer Science')");
query.exec("INSERT INTO students (name, age, major) VALUES ('Bob', 21, 'Mathematics')");

5. QSqlTableModel的使用

5.1 基本概念

QSqlTableModel类提供了一种简单的方式来将数据库中的表呈现为一个数据模型。它允许在视图（如QTableView）中直接显示和编辑表数据。

5.2 使用步骤

1. 创建模型对象：首先创建一个QSqlTableModel对象，并将其与数据库连接关联。

QSqlTableModel *model = new QSqlTableModel(this, db);

2. 设置表名：指定要操作的数据库表。

model->setTable("students");

3. 选择数据：调用select()方法从表中获取数据。

model->select();

4. 将模型与视图关联：将QSqlTableModel对象与QTableView关联，这样视图就可以显示表中的数据。

QTableView *view = new QTableView;
view->setModel(model);

5. 编辑数据：通过视图可以直接对数据进行编辑，QSqlTableModel会自动将更改更新到数据库中。

5.3 主要功能

• 排序：可以通过setSort()方法对表中的数据进行排序。例如，要按照学生年龄升序排序：

model->setSort(2, Qt::Ascending);
model->select();

• 筛选数据：使用setFilter()方法可以筛选出符合条件的数据。例如，要筛选出计算机科学专业的学生：

model->setFilter("major = 'Computer Science'");
model->select();

6. 主要的类和基本工作原理

6.1 QSqlDatabase

• 工作原理：它是一个用于管理数据库连接的类。当创建一个QSqlDatabase对象时，可以指定数据库类型（如通过加载不同的驱动来支持SQLite、MySQL等）和连接参数。它维护了数据库连接的状态，包括打开、关闭等操作。在内部，它与数据库驱动进行交互，实现与具体数据库的通信。
• 重要方法：
  • addDatabase()：用于添加一个数据库连接，需要指定数据库驱动类型。
  • setDatabaseName()、setUserName()、setPassword()等：用于设置连接参数。
  • open()和close()：分别用于打开和关闭数据库连接。

6.2 QSqlQuery

• 工作原理：用于执行SQL语句。它将SQL语句发送到数据库管理系统，并处理返回的结果（如果有）。可以执行各种类型的SQL语句，并且通过一些方法来遍历查询结果，如next()方法用于移动到下一条记录。
• 重要方法：
  • exec()：执行SQL语句。
  • value()：用于获取当前记录中指定列的值。
  • first()、last()、previous()等：用于在查询结果中定位记录。

6.3 QSqlTableModel

• 工作原理：它作为一个数据模型，将数据库中的表数据抽象为可以被视图（如QTableView）使用的形式。它会自动从数据库中获取表数据，并根据视图的操作（如排序、筛选、编辑）更新数据库。它在内部通过与数据库的交互（通常是通过QSqlQuery）来实现这些功能。
• 重要方法：
  • setTable()：指定要操作的数据库表。
  • select()：从表中获取数据。
  • setSort()和setFilter()：用于排序和筛选数据。

6.4 QSqlQueryModel

• 工作原理：与QSqlTableModel类似，它也是一个数据模型，但它主要用于执行自定义的SQL查询。它将查询结果转换为数据模型，供视图使用。它不像QSqlTableModel那样直接操作一个完整的表，而是可以根据具体的SQL查询（如复杂的多表联合查询）来获取数据。
• 重要方法：
  • setQuery()：用于设置要执行的SQL查询语句。

7. 打开数据库

7.1 步骤回顾

1. 加载驱动：对于大多数常见数据库（如SQLite），QT会自动加载驱动。但对于一些其他数据库，可能需要手动加载驱动，例如在使用某些数据库插件时。
2. 创建数据库对象：使用QSqlDatabase::addDatabase()方法创建一个数据库连接对象，并指定数据库驱动类型。
3. 设置连接参数：根据数据库类型，设置数据库名称、用户名、密码等参数。例如，对于SQLite，主要是设置数据库文件名。
4. 打开连接：调用数据库对象的open()方法来打开数据库连接。

7.2 错误处理

在打开数据库连接过程中，可能会出现各种错误，如驱动加载失败、连接参数错误、数据库文件不存在等。可以通过检查open()方法的返回值来判断连接是否成功。如果连接失败，可以使用lastError()方法获取详细的错误信息，例如：

if (!db.open()) {
    qDebug() << "数据库连接失败: " << db.lastError().text();
}

8. QSqlQueryModel类

8.1 使用

1. 创建对象并设置查询：创建一个QSqlQueryModel对象，并使用setQuery()方法设置要执行的SQL查询。

QSqlQueryModel *queryModel = new QSqlQueryModel(this);
queryModel->setQuery("SELECT * FROM students");

2. 与视图关联：将QSqlQueryModel对象与QTableView关联，以便在视图中显示查询结果。

QTableView *view = new QTableView;
view->setModel(queryModel);

8.2 实现细节

• 数据获取：当调用setQuery()方法时，QSqlQueryModel会内部创建一个QSqlQuery对象，并执行指定的SQL查询。它会从查询结果中提取数据，并将其存储在内部的数据结构中，以便视图可以访问。
• 更新数据：如果底层数据库中的数据发生变化，QSqlQueryModel本身不会自动更新。但是，可以通过重新执行查询（再次调用setQuery()）来更新视图中显示的数据。

9. 数据表之间的关系

9.1 关系型数据库基础

在关系型数据库中，数据表之间可以存在多种关系，如一对一、一对多、多对多关系。

• 一对一关系：例如，一个用户和其唯一的用户配置文件之间的关系。在数据库中，可以通过在两个表中使用相同的主键来建立这种关系。
• 一对多关系：如一个班级和多个学生之间的关系。在数据库设计中，通常在“多”的一方（学生表）中设置一个外键，指向“一”的一方（班级表）的主键。
• 多对多关系：例如，学生和课程之间的关系。因为一个学生可以选修多门课程，一门课程可以有多个学生选修。这种关系通常需要通过一个中间表（选课表）来建立，中间表包含两个外键，分别指向学生表和课程表的主键。

9.2 在QT中的处理

• 使用SQL查询处理关系：可以通过编写复杂的SQL查询（如JOIN语句）来获取相关联的数据。例如，要获取某个班级的所有学生信息，可以使用SELECT * FROM students JOIN classes ON students.class_id = classes.id WHERE classes.name = 'Class 1'这样的查询。
• 使用数据模型处理关系（高级）：对于一些复杂的关系操作，QT提供了更高级的数据模型，如QSqlRelationalTableModel。它可以帮助处理数据表之间的关系，特别是外键关系，使得在视图中显示和编辑相关数据更加方便。

10. QSqlRelationalTableModel类及使用

10.1 基本概念

QSqlRelationalTableModel是QSqlTableModel的扩展，主要用于处理具有外键关系的数据库表。它允许在一个表格视图中显示外键关联的数据，并且可以通过下拉菜单等方式方便地编辑外键值。

10.2 使用步骤

1. 创建模型对象：与QSqlTableModel类似，创建一个QSqlRelationalTableModel对象，并将其与数据库连接关联。

QSqlRelationalTableModel *relModel = new QSqlRelationalTableModel(this, db);

2. 设置表名：指定要操作的主表。

relModel->setTable("students");

3. 设置外键关系：假设学生表中有一个外键class_id指向班级表的id，可以设置这种关系。

relModel->setRelation(3, QSqlRelation("classes", "id", "name"));

• 这里的3表示学生表中class_id列的索引（从0开始计数）。QSqlRelation构造函数中的参数分别是关联表名（班级表classes）、关联表的主键（id）和要在视图中显示的关联表中的列（name）。

4. 选择数据：调用select()方法获取数据。

relModel->select();

5. 与视图关联：将QSqlRelationalTableModel对象与QTableView关联，在视图中可以看到外键列以下拉菜单等更友好的方式显示关联数据。

QTableView *view = new QTableView;
view->setModel(relModel);