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

User Number，这里使用数字代替，页面输出为番剧名称和描述，使用字母代替：


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。

三、模块的设计

3.1 代码设计

app.py与recommend.py

  • app.py
  • recommend.py

3.2 数据库表设计

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

为防止库的冲突我们先安装虚拟环境，打开桌面上的 Xfce 终端，输入下面的命令：

sudo apt-get install python-virtualenv

安装过程如下：


创建myproject文件夹并激活virtualenv：

mkdir myproject
cd myproject
virtualenv venv


在 virtualenv 中安装 Flask：

pip install -i http:///pypi/simple flask


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)

运行编写的代码：


localhost:5000

至此 Flask 安装成功。

4.2 测试 MySQL

首先，需要启动 MySQL 服务，进入 Xfce 终端后启动并进入 MySQL 命令行（密码为空）：


成功进入，MySQL 已启动，但是我们还需将它与 Python 连接起来。

4.3 安装连接 MySQL 的 Python 包

安装 python-mysqldb 包：


recommend:

编写测试连接数据库代码：

import MySQLdb
db=MySQLdb.connect("localhost","root","","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

use recommend;
show tables;


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

说明：由于实验楼的网络限制需要自行插入数据，在实际情况下数据为用代码导入，并且数据量要多得多。下面的数据仅仅为完成简单推荐系统而设定的数据，所以没有什么实际意义。但是通过这个实验过程，同学们可以学会如何使用这个方法。

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。

创建过程如下图所示：

create table user(
id int,
name varchar(20),
primary key(id)
);

create table anime(
id int,
name varchar(20),
brief varchar(100),
primary key(id)
);


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：

insert into user values(1,"Tom");
select * from user;


  • 同样向anime表中插入数据
insert into anime values(279,"a","A");
select * from anime;


insert into anime values(3494,"b","B");
insert into anime values(3377,"c","C");
insert into anime values(3452,"d","D");
insert into anime values(782,"e","E");
insert into anime values(3421,"f","F");
insert into anime values(2730,"g","G");


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。

create table anime_style(
anime_id int,
style_id int,
foreign key(anime_id) references anime(id)
);


插入关联数据，这里比较多，希望大家不要反感。

insert into anime_style values(279,26);
insert into anime_style values(279,30);
insert into anime_style values(279,32);
insert into anime_style values(279,8);
insert into anime_style values(279,7);

insert into anime_style values(3494,9);
insert into anime_style values(3494,19);
insert into anime_style values(3494,29);
insert into anime_style values(3494,46);

insert into anime_style values(3377,34);
insert into anime_style values(3377,7);
insert into anime_style values(3377,18);

insert into anime_style values(3452,30);
insert into anime_style values(3452,32);
insert into anime_style values(3452,7);
insert into anime_style values(3452,22);

insert into anime_style values(782,30);
insert into anime_style values(782,32);
insert into anime_style values(782,7);
insert into anime_style values(782,1);
insert into anime_style values(782,50);

insert into anime_style values(3421,30);
insert into anime_style values(3421,32);
insert into anime_style values(3421,7);
insert into anime_style values(3421,22);

insert into anime_style values(2730,11);
insert into anime_style values(2730,30);
insert into anime_style values(2730,22);



插入完成后，下面创建另一个联系集，user_anime 表：

create table user_anime(
user_id int,
anime_id int,
foreign key(user_id) references user(id),
foreign key(anime_id) references anime(id)
);

insert into user_anime values(1,782);
insert into user_anime values(1,3421);
insert into user_anime values(1,2730);


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。