Python程序练习4--模拟员工信息数据库操作

1.功能简介

此程序模拟员工信息数据库操作，按照语法输入指令即能实现员工信息的增、删、改、查功能。

 

2.实现方法

• 架构：

本程序采用python语言编写，关键在于指令的解析和执行：其中指令解析主要运用了正则表达式来高效匹配有效信息；指令执行通过一个commd_exe主执行函数和增、删、改、查4个子执行函数来实现，操作方法主要是运用面向对象方法将员工信息对象化，从而使各项操作都能方便高效实现。程序主要函数如下： 
(1)command_exe(command) 
指令执行主函数，根据指令第一个字段识别何种操作，并分发给相应的处理函数执行。
(2)add(command) 
增加员工记录函数，指令中需包含新增员工除id号以外的其他所有信息，程序执行后信息写入员工信息表最后一行，id号根据原最后一条记录的id号自增1。 
(3)delete(command) 
删除员工记录函数，可根据where后的条件检索需删除的记录，并从信息表中删除。 
(4)update(command) 
修改和更新员工记录函数，根据where后的条件检索需更新的记录，根据set后的等式修改和更新指定的信息。 
(5)search(command) 
查询员工记录函数，根据where后的条件查询到相应的记录，根据select后的关键字来显示记录的指定信息，如果为*显示记录的所有信息。 
(6)verify(staff_temp,condition) 
员工信息验证函数，传入一个对象化的员工记录和指令中where后的条件字符串，判断记录是否符合条件，符合在返回True，否则返回False。指令包含where字段的删、改、查操作会调用此函数。 
(7)logic_cal(staff_temp,logic_exp) 
单个逻辑表达式的运算函数,传入一个对象化的员工记录和从where条件字符串中被and、or、not分割的单个表达式，实现=，>,<,>=,<=,like等确定的一个逻辑表达式的运算，返回结果为True或False。

• 主要操作:

数据记录包含6个关键字：id,name,age,phone,dept,enroll_date
指令可用的逻辑运算符：<,>,=,<=,>=,like,and,or,not
数据库操作： 
1.增（add to xxxx values xxxx） 
示例：add to staff_table values Alex Li,22,13651054608,IT,2013-04-01
2.删（delete from xxxx where xxxx） 
示例：delete from staff_table where age<=18 and enroll_date like "2017"
3.改(update xxxx set xxxx where xxxx) 
示例： 
update staff_table set dept="Market",age=30 where dept="IT" and phone like "189"
4.查(select xxxx from xxxx where xxxx) 
示例1： 
select * from staff_table where age>=25 and not phone like "136" or name like "李"
示例2： 
select name,age,dept from db.txt where id<9 and enroll_date like "-05-"
示例3：select * from staff_table where * #显示所有记录

• 使用文件：

staff_table 
存放员工信息表，作为模拟的数据库文件，每条记录包含id,name,age,phone,dept,enroll_date六项信息，如"1,Alex Li,22,13651054608,IT,2013-04-0"。

 

3.流程图

4.代码

 #!usr/bin/env python3
 #_*_coding:utf-8_*_

 'staff infomation management module'
 __author__='Byron Li'

 '''----------------------------------------------员工信息数据库操作指令语法---------------------------------------------
 数据记录包含6个关键字：id,name,age,phone,dept,enroll_date
 指令可用的逻辑运算符：<,>,=,<=,>=,like,and,or,not
 1.增（add to xxxx values xxxx）
   示例：add to staff_table values Alex Li,22,13651054608,IT,2013-04-01
 2.删（delete from xxxx where xxxx）
   示例：delete from staff_table where age<=18 and enroll_date like "2017"
 3.改(update xxxx set xxxx where xxxx)
   示例：update staff_table set dept="Market",age=30 where dept="IT" and phone like "189"
 4.查(select xxxx from xxxx where xxxx)
   示例1：select * from staff_table where age>=25 and not phone like "136" or name like "李"
   示例2：select name,age,dept from  db.txt  where id<9  and  enroll_date like "-05-"
   示例3：select * from staff_table where *           #显示所有记录
 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'''
 import re
 import os
 class staff(object):               #员工类
     def __init__(self,*args):      #员工信息初始化：从字符串列表传参赋值
         self.id=args[0]
         self.name=args[1]
         self.age=args[2]
         self.phone=args[3]
         self.dept=args[4]
         self.enroll_date=args[5]
         self.allinfo=','.join(args)
     def update(self,**kwargs):       #员工信息更新：从字典传参赋值
         if 'id' in kwargs:
             self.id=kwargs['id']
         if 'name' in kwargs:
             self.name=kwargs['name']
         if 'age' in kwargs:
             self.age = kwargs['age']
         if 'phone' in kwargs:
             self.phone=kwargs['phone']
         if 'dept' in kwargs:
             self.dept=kwargs['dept']
         if 'enroll_date' in kwargs:
             self.enroll_date = kwargs['enroll_date']
         self.allinfo = ','.join(map(str,[self.id, self.name, self.age, self.phone, self.dept, self.enroll_date]))
     def print_info(self,info):     #员工信息打印显示：传入的参数为"*"或数据记录的若干个关键字
         if info=='*':
             print(self.allinfo)
         else:
             info=info.split(',')
             res=[]
             for i in info:
                 if hasattr(self,i.strip()):
                     res.append(str(getattr(self,i.strip())))
             print(','.join(res))

 def command_exe(command):   #指令执行主函数，根据指令第一个字段识别何种操作，并分发给相应的处理函数执行
     command=command.strip()
     return {
         'add':add,
         'delete':delete,
         'update':update,
         'select':search,
     }.get(command.split()[0],error)(command)

 def error(command):        #错误提示函数，指令不合语法调用该函数报错
     print('\033[31;1m语法错误，请重新输入！\033[0m\n')

 def add(command):        #增加员工记录函数
     command_parse=re.search(r'add\s*?to\s(.*?)values\s(.*)',command)    #正则表达式指令解析
     if(command_parse):
         data_file=command_parse.group(1).strip()   #数据库文件
         info=command_parse.group(2).strip()        #需新增的员工信息，不含id
         id=1                                       #新增员工id，默认为1以防数据库为空表时新增记录id取1
         with open(data_file, 'r+', encoding='utf-8') as fr:
             line=fr.readline()
             while(line):
                 if line.strip()=='':
                     fr.seek(fr.tell()-len(line)-2)  #定位文件最后一行(只有空字符)的开头
                     break
                 staff_temp = staff(*line.strip().split(','))     #读取的信息转换为staff对象
                 id = int(staff_temp.id) + 1         #末行员工id加1为新员工id
                 line = fr.readline()
             info_new=''.join([str(id),',',info])  #id与其他信息合并成完整记录
             fr.write(info_new)
             fr.write('\n')
             fr.flush()
             print("数据库本次\033[31;1m新增1条\033[0m员工信息：", info_new)  #新增记录打印
     else:
         error(command)

 def delete(command):    #删除员工记录函数
     command_parse=re.search(r'delete\s*?from\s(.*?)where\s(.*)',command)   #指令解析
     if(command_parse):
         data_file=command_parse.group(1).strip()  #数据库文件
         condition=command_parse.group(2).strip()  #检索条件
         data_file_bak = ''.join([data_file, '.bak'])
         count = 0           #删除记录计数
         staff_list = []     #删除记录的员工对象列表
         with open(data_file, 'r', encoding='utf-8') as fr, \
                 open(data_file_bak, 'w', encoding='utf-8') as fw:
             for line in fr:
                 staff_temp = staff(*line.strip().split(','))
                 if (verify(staff_temp, condition)):  #验证员工信息是否符合条件
                     count+=1
                     staff_list.append(staff_temp)
                     continue
                 fw.write(staff_temp.allinfo)
                 fw.write('\n')
             fw.flush()
         os.remove(data_file)
         os.rename(data_file_bak, data_file)
         print("数据库本次共\033[31;1m删除%d条\033[0m员工信息，如下:"%count)
         for staff_temp in staff_list:
             staff_temp.print_info('*')   #删除记录打印
     else:
         error(command)

 def update(command):     #修改和更新员工记录函数
     command_parse=re.search(r'update\s(.*?)set\s(.*?)where\s(.*)',command)   #指令解析
     if(command_parse):
         data_file=command_parse.group(1).strip()     #数据库文件
         info=command_parse.group(2).strip()          #需更新的信息
         condition=command_parse.group(3).strip()     #检索条件
         data_file_bak=''.join([data_file,'.bak'])

         info = ''.join(['{', info.replace('=', ':'), '}'])   #将需更新的信息按字典格式修饰字符串
         info = eval(re.sub(r'(\w+)\s*:', r'"\1":', info))    #将字符串进一步修饰最终转化成字典
         count = 0
         staff_list = []
         with open(data_file,'r',encoding='utf-8') as fr,\
                 open(data_file_bak,'w',encoding='utf-8') as fw:
             for line in fr:
                 staff_temp=staff(*line.strip().split(','))
                 if(verify(staff_temp,condition)):    #验证员工信息是否符合条件
                     staff_temp.update(**info)        #调用员工对象成员函数更新信息
                     count += 1
                     staff_list.append(staff_temp)
                 fw.write(staff_temp.allinfo)
                 fw.write('\n')
             fw.flush()
         os.remove(data_file)
         os.rename(data_file_bak,data_file)
         print("数据库本次共\033[31;1m更新%d条\033[0m员工信息，如下:"%count)
         for staff_temp in staff_list:
             staff_temp.print_info('*')  #更新记录打印
     else:
         error(command)

 def search(command):        #查询员工记录函数
     command_parse=re.search(r'select\s(.*?)from\s(.*?)where\s(.*)',command)   #指令解析
     if(command_parse):
         info=command_parse.group(1).strip()         #检索结束后需显示的信息，"*"为显示整体记录
         data_file=command_parse.group(2).strip()    #数据库文件
         condition=command_parse.group(3).strip()    #检索条件
         count = 0
         staff_list = []
         with open(data_file,'r',encoding='utf-8') as fr:
             for line in fr:
                 staff_temp=staff(*line.strip().split(','))
                 if(verify(staff_temp,condition)):   #验证员工信息是否符合条件
                     count += 1
                     staff_list.append(staff_temp)
         print("数据库本次共\033[31;1m查询到%d条\033[0m员工信息，如下:" % count)
         for staff_temp in staff_list:
             staff_temp.print_info(info)     #查询记录打印
     else:
         error(command)

 def verify(staff_temp,condition):             #员工信息验证函数，传入一个员工对象和条件字符串
     if condition.strip()=='*':return True   #如果条件为'*',即所有记录都满足条件
     condition_list=condition.split()           #检索条件字符串转列表
     if len(condition_list)==0:return False
     logic_str=['and','or','not']    #逻辑运算字符串 且、或、非
     logic_exp=[]                  #单个条件的逻辑表达式组成的列表，形如[‘age',' ','>','=',20] 或 [‘dept',' ','like',' ','HR']
     logic_list=[]                 #每个条件的表达式的计算结果再重组后的列表，形如 [‘True','and','False','or','not','False']
     for i in condition_list:
         if i in logic_str:
             if(len(logic_exp)!=0):
                 logic_list.append(str(logic_cal(staff_temp,logic_exp)))  #逻辑表达式计算并将返回的True或False转化成字符串添加到列表
             logic_list.append(i)
             logic_exp=[]
         else:
             logic_exp.append(i)
     logic_list.append(str(logic_cal(staff_temp, logic_exp)))
     return eval(' '.join(logic_list))    #列表转化成数学表达式完成所有条件的综合逻辑运算，结果为True或False

 def logic_cal(staff_temp,logic_exp):   #单个逻辑表达式的运算函数
     logic_exp = re.search('(.+?)([=<>]{1,2}|like)(.+)',''.join(logic_exp))  #表达式列表优化成三个元素，形如[‘age','>=',20] 或 [‘dept','like','HR']
     if(logic_exp):
         logic_exp=list(logic_exp.group(1,2,3))
         if(hasattr(staff_temp,logic_exp[0])):
             logic_exp[0] = getattr(staff_temp,logic_exp[0])
         else:
             return False
         if logic_exp[1]=='=':        #指令中的'='转化成程序中相等判别的"=="
             logic_exp[1]='=='
         if logic_exp[1]=='like':     #运算符为like的表达式运算
             return re.search(logic_exp[2].strip("'").strip('"'),logic_exp[0]) and True
         elif(logic_exp[0].isdigit() and logic_exp[2].isdigit()):   #两头为数字的运算，直接eval函数转数学表达式
             return eval(''.join(logic_exp))
         elif(logic_exp[1]=='=='):    #非数字的运算，即字符串运算，此时逻辑符只可能是‘=’，若用eval函数则字符串会转成无定义变量而无法计算，所以拿出来单独用"=="直接计算
             return logic_exp[0]==logic_exp[2].strip("'").strip('"')   #字符串相等判别，同时消除指令中字符串引号的影响，即输引号会比记录中的字符串多一层引号
         else:          #其他不合语法的条件格式输出直接返回False
             return False
     else:
         return False

 if __name__=='__main__':     #主函数，数据库指令输入和执行
     while(True):
         command=input("请按语法输入数据库操作指令：")    #指令输入
         if command=='exit':
             print("数据库操作结束，成功退出！".center(50, '*'))
             break
         command_exe(command)        #指令执行