实验框架的设计

一、实验简介

1.1 实验介绍

本次实验将基于 Flask 框架与 MySQL 数据库，使用 Python 语言实现一个简单的番剧推荐系统。

1.2 知识点

本实验中我们将学习并实践以下知识点：

• Python 语言基础
• SQL 语言基础
• HTML 与 CSS 基础
• 数据库表的拆分与设计
• Flask 框架的使用
• MySQL 的Python 接口的使用
• 复杂查询语句的使用
• 推荐算法的简易设计

1.3 效果图

二、基础知识

2.1 认识Flask框架

Flask 是一个 Python 语言的微型网络开发框架。微框架中的 “微” 意味着 Flask 旨在保持核心简单而易于扩展。Flask 不会替你做出太多决策——比如使用何种数据库。而那些 Flask 所选择的——比如使用何种模板引擎则很容易替换。

Flask 基于 WerkzeugWSGI 工具箱和 Jinja2 模板引擎。实验中你将会知道 Jinja2 给予我们极大的方便，比如可以传递变量参数等。让我们的表示层动态的展示你想展示的信息，更详细的说明可参考 Python Flask Web框架。

2.2 认识 MySQL 和简单的 SQL 语句

MySQL 作为一种关系型数据库，由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择 MySQL 作为网站数据库。并且实验楼已经安装好 MySQL，故实验时只需使用即可。

我们要用到的 SQL 语句包括 select 语句，insert into 语句，create 语句，order by 子句， Limit限制语法，natural join 语法。由于会涉及到较复杂查询，对于上述 SQL 用法不太熟悉或不会的同学，建议去学习一下实验楼的 SQL 课程。

2.3 软件开发平台

1. 数据库开发软件：MySQL Workbench
   数据库软件MySQL Workbench建立数据库过程可参看网上其他教程。最后得到的数据库登陆界面如下。输入数据的密码即可登陆创建的数据库：
   
2. Python开发软件：Spyder
   需要提前下载好需要的python包，如包MySQLdb，包random等。

三、模块的设计

3.1 代码设计

本课程中我们将代码设计为 app.py与recommend.py 两个模块：

• app.py 用于根据不同请求来调用不同功能，即 Flask 的主体。
• recommend.py 用于完成推荐功能，其中包含了推荐算法的实现，以及与数据库进行交互。

3.2 数据库表设计

由业务逻辑出发，可发现实体类 user（用户） 和 anime（番剧），弱实体类 style，联系集 user_anime（记录用户喜欢的番剧）,anime_style（番剧的标签）。

四、实验内容

4.1 安装 Flask

同安装python包MySQLdb，random一样。
编写最简单的 Python 代码来测试 Flask：

from flask import Flask
app=Flask(__name__)
@app.route('/')
def index():
return "hello"
if __name__=="__main__":
app.run(debug=True)

使用浏览器访问

localhost:5000

查看 Flask Web 服务是否已经启动。网址打开如下：

至此 Flask 安装成功。

4.2 测试 MySQL

首先，需要启动 MySQL 服务，进入

MySQL 8.0 Command Line Client - Unicode

进去类似于DOS界面的后的MySQL入口端，如下图。启动并进入 MySQL 命令行（密码为1234）：

4.3 安装连接 MySQL 的 Python 包

进入 MySQL 创建一个数据库

recommend

（必须先创建一个数据库才可以在python下进行操作）:（之前我已经创建好了）

在spyder中使用python连接数据库，编写测试连接数据库代码：

import MySQLdb
db=MySQLdb.connect("localhost","root","1234","recommend")
cursor=db.cursor()
sql="create table user_anime(user int,anime int)"
cursor.execute(sql)
db.close()

简单说明一下上面的代码：

• 第一行导入连接 MySQL 的库
• 第二行通过指定参数（ip,用户名,密码,数据库）连接到某一个数据库
• 第三行使用

  cursor()

  方法获取操作游标
• 第四行为要执行的 SQL 语句，这句是创建一个名为

  user_anime

  表
• 第五行为执行 SQL 语句
  回数据库查看一下：
  可以发现数据库表创建成功，连接成功。

4.4 创建表以及填入数据

在 MySQL 提示符后输入相关命令，首先需要删除上述步骤的测试表，开始正式创建数据库。

依次完成下列的创建过程：

• 创建 user 表存储 id，姓名，用 id 为主键，即 id 不能重复。
• 创建 anime 表存储 id，名称，介绍信息，同样用 id 为主键，即 id 不能重复。
  因为创建数据比较多，在mysql中添加数据会比较繁琐，所以我们在spyder中使用python来创建，过程如下图所示：

import MySQLdb
db=MySQLdb.connect("localhost","root","1234","recommend")
cursor=db.cursor()# 使用cursor()方法获取操作游标

cursor.execute("create table user(id int,name varchar(20),primary key(id))")
cursor.execute("create table anime(id int,name varchar(20),brief varchar(100),primary key(id))")

cursor.connection.commit()#执行commit操作，插入语句才能生效
db.close()

插入数据：

• 用insert into 语句插入一个人，id为1，名为Tom
• 用select 语句查询一下，插入成功
  数据操作如下图：

cursor.execute("insert into user values(1,'Tom')")

结果如下：

• 同样向anime表中插入数据

cursor.execute("insert into anime values(279,'a','A')")
cursor.execute("insert into anime values(279,'b','B')")
cursor.execute("insert into anime values(279,'c','C')")
cursor.execute("insert into anime values(279,'d','D')")
cursor.execute("insert into anime values(279,'e','E')")
cursor.execute("insert into anime values(279,'f','F')")
cursor.execute("insert into anime values(279,'g','G')")

结果如下：

下面创建联系集，首先创建番剧和对应类型的表。这里需要用到外键。对于

foreign key

解释一下，这个定义的是外键，其约束是

anime_id

的值域在

anime

表的

id

值域之中，其对于保持数据库的一致性很重要。

cursor.execute("create table anime_style(anime_id int,style_id int,foreign key(anime_id) references anime(id))")

继续插入数据，插入关联数据，这里比较多，希望大家不要反感。

cursor.execute('insert into anime_style values(279,26)')
cursor.execute('insert into anime_style values(279,30)')
cursor.execute('insert into anime_style valu
20000
es(279,32)')
cursor.execute('insert into anime_style values(279,8)')
cursor.execute('insert into anime_style values(279,7)')

cursor.execute('insert into anime_style values(3494,9)')
cursor.execute('insert into anime_style values(3494,19)')
cursor.execute('insert into anime_style values(3494,29)')
cursor.execute('insert into anime_style values(3494,46)')

cursor.execute('insert into anime_style values(3377,34)')
cursor.execute('insert into anime_style values(3377,7)')
cursor.execute('insert into anime_style values(3377,18)')

cursor.execute('insert into anime_style values(3452,30)')
cursor.execute('insert into anime_style values(3452,32)')
cursor.execute('insert into anime_style values(3452,7)')
cursor.execute('insert into anime_style values(3452,22)')

cursor.execute('insert into anime_style values(782,30)')
cursor.execute('insert into anime_style values(782,32)')
cursor.execute('insert into anime_style values(782,7)')
cursor.execute('insert into anime_style values(782,1)')
cursor.execute('insert into anime_style values(782,50)')

cursor.execute('insert into anime_style values(3421,30)')
cursor.execute('insert into anime_style values(3421,32)')
cursor.execute('insert into anime_style values(3421,7)')
cursor.execute('insert into anime_style values(3421,22)')

cursor.execute('insert into anime_style values(2730,11)')
cursor.execute('insert into anime_style values(2730,30)')
cursor.execute('insert into anime_style values(2730,22)')

结果如下：

插入完成后，下面创建另一个联系集，user_anime 表：

cursor.execute('create table user_anime(user_id int,anime_id int,foreign key(user_id) references user(id),foreign key(anime_id) references anime(id))')

cursor.execute('insert into user_anime values(1,782)')
cursor.execute('insert into user_anime values(1,3421)')
cursor.execute('insert into user_anime values(1,2730)')

结果如下：

完成后，我们本实验测试所需要的数据库建立完毕。

五、总结

本节说明了实验所需知识内容，并做实验完成了环境的部署，以及对环境进行了简单的测试。并且在 MySQL 中建立了表，插入了相关的测试数据。虽然过程有些艰难，但相信大家都能克服，在接下的试验中我们将会编写相关的 Python 代码，完成大家期待的推荐算法，和进行复杂的查询操作，最后完成推荐系统的搭建。