Python 连接 MySQL 数据库

在实际数据分析和建模过程中，我们通常需要从数据库中读取数据，并将其转化为 Pandas dataframe 对象进行进一步处理。而 MySQL 数据库是最常用的关系型数据库之一，因此在 Python 中如何连接 MySQL 数据库并查询数据成为了一个重要的问题。

本文将介绍两种方法来连接 MySQL 数据库，并将查询结果转化为 Pandas dataframe 对象：第一种方法使用 pymysql 库来连接 MySQL 数据库；第二种方法则使用 SQLAlchemy 的 create_engine 函数创建 MySQL 数据库连接引擎。同时，针对这两种方法，我们还将对代码进行封装和优化，提高程序的可读性和健壮性。

方法一：使用 pymysql 库连接 MySQL 数据库

步骤 1：连接 MySQL 数据库

首先，我们需要使用 pymysql 库来连接 MySQL 数据库。具体代码如下：

import pymysql

# 连接 MySQL 数据库
conn = pymysql.connect(
    host='159.xxx.xxx.216',  # 主机名
    port=3306,         # 端口号，MySQL默认为3306
    user='xxxx',       # 用户名
    password='xxxx', # 密码
    database='xx',   # 数据库名称
)

在上面的代码中，我们通过 pymysql 库的 connect() 函数连接 MySQL 数据库，并指定主机名、端口号、用户名、密码和数据库名称等参数。如果连接成功，则该函数将返回一个数据库连接对象 conn。

步骤 2：执行 SQL 查询语句
连接 MySQL 数据库之后，我们就可以使用游标对象来执行 SQL 查询语句，如下所示：

# 创建游标对象
cursor = conn.cursor()

# 执行 SQL 查询语句
cursor.execute("SELECT * FROM users WHERE gender='female'")

# 获取查询结果
result = cursor.fetchall()

在上面的代码中，我们使用 cursor() 方法创建游标对象 cursor，并使用 execute() 方法执行 SQL 查询语句。在执行查询时，我们可以使用任何符合 MySQL 语法的 SQL 查询语句。最后，我们使用 fetchall() 方法获取查询结果。

步骤 3：将查询结果转化为 Pandas dataframe 对象

获取查询结果之后，我们需要将其转化为 Pandas dataframe 对象，以便于进行进一步的数据处理和分析。具体代码如下

import pandas as pd


# 将查询结果转化为 Pandas dataframe 对象
df = pd.DataFrame(result, columns=[i[0] for i in cursor.description])

在上面的代码中，我们使用 pd.DataFrame() 方法将查询结果转化为 Pandas dataframe 对象。在转化过程中，我们需要指定字段名，可以通过游标对象的 description 属性来获取查询结果的元数据，其中包括字段名等信息。

步骤 4：关闭游标和数据库连接

最后，我们需要关闭游标对象和数据库连接，以释放资源。具体代码如下：

# 关闭游标和数据库连接
cursor.close()
conn.close()

方法二：使用 SQLAlchemy 的 create_engine 函数连接 MySQL 数据库

除了使用 pymysql 库连接 MySQL 数据库之外，我们还可以使用 SQLAlchemy 的 create_engine 函数创建 MySQL 数据库连接引擎，并使用 Pandas 库中的 read_sql 函数直接将查询结果转化为 Pandas dataframe 对象。

# 步骤 1：创建 MySQL 数据库连接引擎
from sqlalchemy import create_engine

# 创建 MySQL 数据库连接引擎
engine = create_engine('mysql+pymysql://username:password@host:port/database')

步骤 2：执行 SQL 查询语句并将结果转化为 Pandas dataframe 对象
import pandas as pd

# 执行 SQL 查询语句，并将结果转化为 Pandas dataframe 对象
df = pd.read_sql("SELECT * FROM users WHERE gender='female'", con=engine)

# 关闭数据库连接
engine.dispose()

在上面的代码中，我们使用 create_engine 函数创建了一个 MySQL 数据库连接引擎。其中，我们需要将数据库连接信息输入到一个字符串中，并作为函数的参数传入。其中，username 和 password 分别表示登录 MySQL 数据库所需的用户名和密码，host 和 port 表示 MySQL 数据库的主机名和端口号，database 表示要连接的 MySQL 数据库名称。

接着使用使用 pd.read_sql() 函数执行 SQL 查询语句，并将数据库连接引擎对象 engine 作为参数传入。在执行查询时，我们可以使用任何符合 MySQL 语法的 SQL 查询语句。最后，该函数将返回查询结果的 Pandas dataframe 对象。

最后，我们需要关闭数据库连接，以释放资源。

函数封装

以上介绍了两种方法来连接 MySQL 数据库，并将查询结果转化为 Pandas dataframe 对象。为了方便重复使用，我们可以将这些代码封装成一个函数。

import pandas as pd
import pymysql
from sqlalchemy import create_engine


def query_mysql(sql_query, host=None, port=None, user=None, password=None, database=None, engine=None):
    """
    连接 MySQL 数据库，执行查询，并将查询结果转化为 Pandas DataFrame 对象。
    
    :param sql_query: SQL 查询语句
    :param host: 主机名，默认为 None
    :param port: 端口号，默认为 None
    :param user: 用户名，默认为 None
    :param password: 密码，默认为 None
    :param database: 数据库名称，默认为 None
    :param engine: SQLAlchemy 的数据库引擎对象，默认为 None
    
    :return: Pandas DataFrame 对象
    """
    # 如果未提供数据库连接引擎，则使用 pymysql 库连接 MySQL 数据库
    if engine is None:
        # 连接 MySQL 数据库
        conn = pymysql.connect(
            host=host,
            port=port,
            user=user,
            password=password,
            database=database,
        )

        # 创建游标对象
        cursor = conn.cursor()

        # 执行 SQL 查询语句
        cursor.execute(sql_query)

        # 获取查询结果
        result = cursor.fetchall()

        # 将查询结果转化为 Pandas DataFrame 对象
        df = pd.DataFrame(result, columns=[i[0] for i in cursor.description])

        # 关闭游标和数据库连接
        cursor.close()
        conn.close()

    # 如果已提供数据库连接引擎，则使用 SQLAlchemy 库连接 MySQL 数据库
    else:
        # 执行 SQL 查询语句，并将结果转化为 Pandas DataFrame 对象
        df = pd.read_sql(sql_query, con=engine)

    return df

在上面的代码中，我们创建了一个名为 query_mysql 的函数，用于连接 MySQL 数据库，并执行查询操作。该函数接受以下参数：

• sql_query：SQL 查询语句；
• host：主机名，默认为 None；
• port：端口号，默认为 None；
• user：用户名，默认为 None；
• password：密码，默认为 None；
• database：数据库名称，默认为 None；
• engine：SQLAlchemy 的数据库引擎对象，默认为 None。

在函数中，我们首先判断是否已提供数据库连接引擎对象。如果未提供，则使用 pymysql 库连接MySQL 数据库，并执行查询操作，步骤与前面的第一种方法相同。如果已提供数据库连接引擎对象，则使用 SQLAlchemy 库连接 MySQL 数据库，并执行查询操作，步骤与前面的第二种方法相同。

最后，在函数中我们返回查询结果的 Pandas dataframe 对象。

# 使用 pymysql 库连接 MySQL 数据库
df1 = query_mysql(
    sql_query="SELECT * FROM users WHERE gender='female'",
    host='159.xxx.xxx.216',  # 主机名
    port=3306,         # 端口号，MySQL默认为3306
    user='xxxx',       # 用户名
    password='xxxx', # 密码
    database='xx',   # 数据库名称
)

# 使用 SQLAlchemy 库连接 MySQL 数据库
engine = create_engine('mysql+pymysql://xxx:xxx@localhost:3306/ad')
df2 = query_mysql(sql_query="SELECT * FROM users WHERE gender='female'", engine=engine)

通过使用 query_mysql 函数，我们可以更加方便地连接 MySQL 数据库并查询数据，并且代码量更少、可读性更好。同时，由于该函数使用了 pymysql 和 SQLAlchemy 两个库，因此也具有较好的跨平台性，可以在不同的操作系统和环境下运行。

最后也分享一下个人通过使用的模板：

# 法一:

import pymysql
import pandas as pd

def query_data(sql_query):
    # 连接数据库
    conn = pymysql.connect(
        host='xxx.xxx.xxx.xxx',  # 主机名
        port=3306,         # 端口号，MySQL默认为3306
        user='xxx',       # 用户名
        password='xxx', # 密码
        database='xxx',   # 数据库名称
    )

    try:
        # 创建游标对象
        cursor = conn.cursor()

        # 执行 SQL 查询语句
        cursor.execute(sql_query)

        # 获取查询结果
        result = cursor.fetchall()

        # 获取查询结果的字段名和元数据
        columns = [col[0] for col in cursor.description]

        # 将查询结果封装到 Pandas DataFrame 中
        df = pd.DataFrame(result, columns=columns)

        return df

    finally:
        # 关闭游标和连接
        cursor.close()
        conn.close()

db_data = query_data(sql_query)

# 法二:
from sqlalchemy import create_engine
import pandas as pd

def getdata_from_db(query, db, host='xxx.xxx.xxx.xxx', port=3306, user='xxx', password='xxx'):
    try:
        engine = create_engine(f'mysql+pymysql://{user}:{password}@{host}:{port}/{db}?charset=utf8')
        # 使用 with 语句自动管理连接的生命周期
        with engine.connect() as conn:
            data = pd.read_sql(query, conn)
        return data
    except Exception as e:
        print(f"Error occurred when executing SQL query: {e}")
        return None
    
db_data = getdata_from_db(sql_query, 'ad')

# 法三：超级精简版
from sqlalchemy import create_engine
import pandas as pd

engine = create_engine(f'mysql+pymysql://xxx:xxx@xxx:3306/xx?charset=utf8')
db_data = pd.read_sql(sql, engine)
db_data.head()

最后，说一下在访问数据库时，可能存在一些潜在的问题和注意事项。

• 首先，在使用 pandas.read_sql() 时，需要在 SQL 查询语句中包含所有必要的过滤条件、排序方式等信息，以确保返回的结果集合是正确的，而不是整个表或视图中的所有数据。如果没有限制返回的数据量，可能会导致内存溢出或其他性能问题。因此，在实际应用中，推荐使用 LIMIT 等关键字来设置最大返回数据量，以便更好地控制查询结果。
• 其次，在实际生产环境中，为了避免泄漏敏感信息和减少攻击面，建议将数据库连接字符串等敏感信息存储在单独的配置文件中，并且只授权给有限的用户使用。另外，在向 SQL 查询语句中传递参数时，也需要进行安全过滤和转义，以避免 SQL 注入等安全问题。
• 最后，在使用完毕后，需要及时关闭数据库连接，以释放资源并减少数据库服务器的负载。或者，可以使用 with 语句自动管理连接的生命周期。

总之，学习如何连接 MySQL 数据库并将查询结果转化为 Pandas dataframe 对象是数据分析和建模过程中的重要一步。希望本文对您有所帮助！