Python简易图书管理系统重构

在本篇课文中，我们将使用Python语言结合MySQL数据库，从零开始构建一个简单的图书管理系统。该系统旨在帮助图书馆管理员轻松管理图书的借阅、归还以及查询图书信息等日常操作。我们将分步介绍需求分析、数据库设计、环境搭建、功能实现等关键环节，并提供详细的源代码示例。

#### **一、需求分析**

图书管理系统的核心功能包括：
- 图书录入：允许管理员添加新书到系统。
- 图书查询：提供按书名、作者、ISBN等关键词查询图书。
- 借阅管理：记录借阅者信息及图书借阅状态。
- 归还管理：更新图书状态为可借阅。
- 数据统计：统计各类图书的借阅次数等。

#### **二、数据库设计**

首先，我们需要设计两个基本表：`books` 和 `borrow_records`。

1. **books** 表结构示例：

 - `id` INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,- `title` VARCHAR(255) NOT NULL,- `author` VARCHAR(100),- `isbn` VARCHAR(13) UNIQUE,- `status` ENUM('available', 'borrowed') DEFAULT 'available'

2. **borrow_records** 表结构示例：

  - `id` INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,- `book_id` INT,- `borrower_name` VARCHAR(100),- `borrow_date` DATE,- `return_date` DATE DEFAULT NULL,- FOREIGN KEY (`book_id`) REFERENCES `books`(`id`)

当然，以下是之前设计的图书管理系统中涉及到的MySQL数据库表创建语句。这些语句会创建`users`（用户）、`books`（图书）和`borrow_records`（借阅记录）三个表。请根据实际情况调整数据库用户名、密码以及数据库名称。

```sql


-- 创建 users 表，用于存储系统用户信息
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `users` (`id` INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,`username` VARCHAR(64) NOT NULL UNIQUE,`password` VARCHAR(128) NOT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;-- 注意：在实际应用中，应该使用哈希函数处理密码，不要明文存储
-- 示例：`password`字段的值应该是 `hash_function('your-clear-text-password')`-- 创建 books 表，存储图书信息
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `books` (`id` INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,`title` VARCHAR(255) NOT NULL,`author` VARCHAR(100),`isbn` VARCHAR(13) UNIQUE NOT NULL,`status` ENUM('available', 'borrowed') DEFAULT 'available'
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;-- 创建 borrow_records 表，记录图书的借阅情况
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `borrow_records` (`id` INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,`book_id` INT,`borrower_name` VARCHAR(100) NOT NULL,`borrow_date` DATE NOT NULL,`return_date` DATE DEFAULT NULL,FOREIGN KEY (`book_id`) REFERENCES `books`(`id`) ON DELETE CASCADE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;-- 确保外键约束在删除书籍记录时级联删除借阅记录

```

请确保在执行这些SQL语句前，你的MySQL服务器已经启动并且你有合适的权限来创建数据库和表。如果使用的是图形化界面的数据库管理工具（如phpMyAdmin或MySQL Workbench），可以直接在对应的界面输入这些SQL命令来创建表。

#### **三、环境搭建**

确保安装了Python和MySQL，以及必要的库：
- 安装`mysql-connector-python`用于Python连接MySQL。
- 安装`prettytable`用于美化输出。

```bash

pip install mysql-connector-python prettytable

```

#### **四、功能实现**

接下来，我们逐步实现上述功能。

##### 1. 连接数据库```python

import mysql.connector
from prettytable import PrettyTabledef create_conn():conn = mysql.connector.connect(host='localhost',user='your_username',password='your_password',database='library_db')return conndef close_conn(conn):if conn.is_connected():conn.close()

```

##### 2. 图书录入

```python

def add_book(title, author, isbn):conn = create_conn()cursor = conn.cursor()query = "INSERT INTO books (title, author, isbn) VALUES (%s, %s, %s)"try:cursor.execute(query, (title, author, isbn))conn.commit()print("图书添加成功！")except mysql.connector.Error as err:print(f"错误：{err}")finally:close_conn(conn)

```

##### 3. 图书查询

```python

def search_books(keyword):conn = create_conn()cursor = conn.cursor()query = "SELECT * FROM books WHERE title LIKE %s OR author LIKE %s"pattern = f"%{keyword}%"cursor.execute(query, (pattern, pattern))rows = cursor.fetchall()if rows:table = PrettyTable(["ID", "书名", "作者", "ISBN", "状态"])for row in rows:table.add_row(row)print(table)else:print("未找到相关图书。")close_conn(conn)

```

##### 4. 借阅图书

```python

def borrow_book(book_id, borrower_name):conn = create_conn()cursor = conn.cursor()# 检查图书是否可借check_query = "SELECT status FROM books WHERE id = %s AND status = 'available'"cursor.execute(check_query, (book_id,))result = cursor.fetchone()if result:update_query = "UPDATE books SET status = 'borrowed' WHERE id = %s"insert_query = "INSERT INTO borrow_records (book_id, borrower_name, borrow_date) VALUES (%s, %s, CURDATE())"cursor.execute(update_query, (book_id,))cursor.execute(insert_query, (book_id, borrower_name))conn.commit()print("图书借阅成功！")else:print("该图书不可借阅。")close_conn(conn)

```

##### 5. 归还图书

```python

def return_book(book_id):conn = create_conn()cursor = conn.cursor()# 更新图书状态update_query = "UPDATE books SET status = 'available' WHERE id = %s"cursor.execute(update_query, (book_id,))# 更新归还日期update_return_date = "UPDATE borrow_records SET return_date = CURDATE() WHERE book_id = %s AND return_date IS NULL"cursor.execute(update_return_date, (book_id,))conn.commit()if cursor.rowcount > 0:print("图书归还成功！")else:print("该图书未借出或已归还。")close_conn(conn)

```

#### **五、运行示例**

在实际使用中，可以根据需要调用上述函数来完成相应的图书管理任务。例如，要添加一本新书，可以这样操作：

```python

add_book("Python编程入门", "John Doe", "978-3-16-148410-0")

```

通过以上步骤，我们已经构建了一个基本的图书管理系统。当然，实际应用中还需要考虑更多细节，比如异常处理、用户界面、权限管理等，但本教程为你提供了实现此类系统的基本框架和思路。希望这个示例能激发你进一步探索Python与数据库应用开发的兴趣。

页面展示：

### **环境准备**

确保已安装以下依赖：
- Flask
- Flask-Login（用于权限管理）
- Flask-WTF（表单处理）
- Flask-SQLAlchemy（简化SQLAlchemy与Flask的集成）
- Bootstrap（前端样式框架）

```bash

pip install flask flask-login flask-wtf flask-sqlalchemy

```

### **项目结构**

```plaintext
book_management/
│
├── app.py
├── templates/
│ ├── base.html
│ ├── login.html
│ ├── dashboard.html
│ └── ...
├── static/
│ ├── css/
│ │ └── style.css
│ └── js/
│ └── script.js
├── models.py
└── forms.py
```

### **核心代码示例**

#### **app.py** - 应用入口```python

from flask import Flask, render_template, redirect, url_for
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
from flask_login import LoginManager, UserMixin, login_user, login_required, logout_user
from models import db, User, Books, BorrowRecords, login
from forms import LoginForm, AddBookFormapp = Flask(__name__)
app.config['SECRET_KEY'] = 'your-secret-key'
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'mysql://username:password@localhost/library_db'
db.init_app(app)
login.init_app(app)
login.login_view = 'login'@app.route('/')
@login_required
def dashboard():form = AddBookForm()books = Books.query.all()return render_template('dashboard.html', books=books, form=form)@app.route('/login', methods=['GET', 'POST'])
def login():form = LoginForm()if form.validate_on_submit():user = User.query.filter_by(username=form.username.data).first()if user and user.password == form.password.data:login_user(user)return redirect(url_for('dashboard'))else:form.password.errors.append('Invalid username or password.')return render_template('login.html', form=form)@app.route('/logout')
@login_required
def logout():logout_user()return redirect(url_for('login'))@app.route('/add_book', methods=['POST'])
@login_required
def add_book():form = AddBookForm()if form.validate_on_submit():new_book = Books(title=form.title.data, author=form.author.data, isbn=form.isbn.data)db.session.add(new_book)db.session.commit()return redirect(url_for('dashboard'))return redirect(url_for('dashboard'))if __name__ == '__main__':app.run(debug=True)

```

#### **models.py** - 数据模型定义```python

from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
from werkzeug.security import generate_password_hash, check_password_hashdb = SQLAlchemy()class User(UserMixin, db.Model):id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)username = db.Column(db.String(64), unique=True, nullable=False)password = db.Column(db.String(128), nullable=False)class Books(db.Model):id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)title = db.Column(db.String(255), nullable=False)author = db.Column(db.String(100))isbn = db.Column(db.String(13), unique=True, nullable=False)status = db.Column(db.Enum('available', 'borrowed'), default='available')# 注意：省略了BorrowRecords模型以简化示例

```

#### **forms.py** - 表单定义```python

from flask_wtf import FlaskForm
from wtforms import StringField, PasswordField, SubmitField
from wtforms.validators import DataRequired, Length, ValidationErrorclass LoginForm(FlaskForm):username = StringField('Username', validators=[DataRequired()])password = PasswordField('Password', validators=[DataRequired()])submit = SubmitField('Log In')class AddBookForm(FlaskForm):title = StringField('Title', validators=[DataRequired()])author = StringField('Author')isbn = StringField('ISBN', validators=[DataRequired(), Length(min=13, max=13)])submit = SubmitField('Add Book')

```

#### **前端模板** - 使用Bootstrap美化

在`templates/dashboard.html`中，你可以使用Bootstrap框架来美化你的网页布局和样式。例如，为图书列表添加表格样式，以及使用Bootstrap表单组件来美化添加图书的表单。

当然，下面是一个简化的`templates/dashboard.html`示例，展示了如何使用Bootstrap来美化图书管理系统的前端界面。此模板包括一个登录后的仪表板页面，其中包含图书列表和一个添加新书的表单。```html
<!doctype html>
<html lang="en">
<head><meta charset="utf-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, shrink-to-fit=no"><link rel="stylesheet" href="{{ url_for('static', filename='css/style.css') }}"><link rel="stylesheet" href="https://stackpath.bootstrapcdn.com/bootstrap/4.5.2/css/bootstrap.min.css"integrity="sha384-JcKb8q3iqJ61gNV9KGb8thSsNjpSL0n8PARn9HuZOnIxN0hoP+VmmDGMN5t9UJ0Z" crossorigin="anonymous"><title>图书管理系统</title>
</head>
<body><nav class="navbar navbar-expand-lg navbar-light bg-light"><a class="navbar-brand" href="#">图书管理系统</a><button class="navbar-toggler" type="button" data-toggle="collapse" data-target="#navbarNav"aria-controls="navbarNav" aria-expanded="false" aria-label="Toggle navigation"><span class="navbar-toggler-icon"></span></button><div class="collapse navbar-collapse" id="navbarNav"><ul class="navbar-nav ml-auto"><li class="nav-item"><a class="nav-link" href="{{ url_for('logout') }}">登出</a></li></ul></div>
</nav><div class="container mt-3"><h2>图书列表</h2><table class="table table-striped"><thead><tr><th scope="col">#</th><th scope="col">书名</th><th scope="col">作者</th><th scope="col">ISBN</th><th scope="col">状态</th></tr></thead><tbody>{% for book in books %}<tr><td>{{ book.id }}</td><td>{{ book.title }}</td><td>{{ book.author }}</td><td>{{ book.isbn }}</td><td>{{ book.status }}</td></tr>{% endfor %}</tbody></table><h2>添加新书</h2><form method="post" action="{{ url_for('add_book') }}" class="mt-4">{{ form.hidden_tag() }}<div class="form-group">{{ form.title.label(class="form-control-label") }}{{ form.title(class="form-control") }}</div><div class="form-group">{{ form.author.label(class="form-control-label") }}{{ form.author(class="form-control") }}</div><div class="form-group">{{ form.isbn.label(class="form-control-label") }}{{ form.isbn(class="form-control") }}</div><button type="submit" class="btn btn-primary">添加图书</button></form>
</div><script src="https://code.jquery.com/jquery-3.5.1.slim.min.js"integrity="sha384-DfXdz2htPH0lsSSs5nCTpuj/zy4C+OGpamoFVy38MVBnE+IbbVYUew+OrCXaRkfj"crossorigin="anonymous"></script>
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/@popperjs/core@2.9.2/dist/umd/popper.min.js"integrity="sha384-IQsoLXl5PILFhosVNubq5LC7Qb9DXgDA9i+tQ8Zj3iwWAwPtgFTxbJ8NT4GN1R8p"crossorigin="anonymous"></script>
<script src="https://stackpath.bootstrapcdn.com/bootstrap/4.5.2/js/bootstrap.min.js"integrity="sha384-B4gt1jrGC7Jh4AgTPSdUtOBvfO8shuf57BaghqFfPlYxofvL8/KUEfYiJOMMV+rV"crossorigin="anonymous"></script>
</body>
</html>
```

此模板利用了Bootstrap的CSS和JS文件，以及jQuery和Popper.js（Bootstrap的一些JavaScript插件依赖它们）。请注意，你需要确保在你的`static/css`目录下有一个`style.css`文件，用于存放自定义的CSS样式。此外，Flask的`url_for`函数被用来正确地链接静态资源和路由。

### **总结**

通过上述重构，我们的图书管理系统不仅增加了异常处理和用户界面，还引入了基本的权限管理机制，并通过Bootstrap对网页进行了美化。这使得系统更加易用且具有一定的安全防护能力，适合小型图书馆或个人项目使用。请记得根据实际情况调整数据库配置、密钥等敏感信息，并根据需要进一步完善功能和优化前端设计。