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Python
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# 第4-5课练习：数据库综合项目——库存订单管理
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# 本文件只提供题目，不包含导入、代码骨架、测试数据代码或参考答案。
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# 练习会创建course_shop_product、course_shop_order和course_shop_order_item三张表，
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# 并只操作DBP-商品前缀及DBO-订单前缀的数据。
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# 请勿改用现有业务表，也不要删除不属于本练习的数据。
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# 第一部分：导入、配置与基础类型
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# 1. 导入dataclass、Decimal、Path和tomllib。
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# 2. 从sqlalchemy导入CheckConstraint、ForeignKey、Numeric、String、URL、
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# create_engine、delete、func和select。
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# 3. 从sqlalchemy.exc导入SQLAlchemyError。
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# 4. 从sqlalchemy.orm导入DeclarativeBase、Mapped、Session、mapped_column、
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# relationship、selectinload和sessionmaker。
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# 5. 使用Path(__file__).with_name("config.toml")定义CONFIG_PATH。
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# 6. 定义Base(DeclarativeBase)。
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# 7. 定义OrderError(Exception)，用于表达商品不存在、库存不足等业务失败。
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# 8. 实现load_database_config(config_path)，读取[postgresql]配置。
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# 9. 实现create_database_url(database_config)，使用URL.create()创建连接地址。
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# 第二部分：定义三个ORM模型
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# 1. 定义Product(Base)，表名course_shop_product：
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# - id：int主键；
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# - product_code：最长30字符，唯一且非空；
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# - product_name：最长100字符且非空；
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# - price：NUMERIC(10, 2)且非空；
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# - stock：int且非空；
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# - 使用CheckConstraint保证price和stock都大于等于0；
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# - items：与OrderItem建立双向一对多关系。
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# 2. 定义Order(Base)，表名course_shop_order：
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# - id：int主键；
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# - order_no：最长30字符，唯一且非空；
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# - customer_name：最长100字符且非空；
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# - total_amount：NUMERIC(12, 2)且非空；
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# - status：最长20字符且非空；
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# - items：与OrderItem建立双向一对多关系；
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# - 配置cascade="all, delete-orphan"。
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# 3. 定义OrderItem(Base)，表名course_shop_order_item：
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# - id：int主键；
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# - order_id：外键引用course_shop_order.id，非空；
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# - product_id：外键引用course_shop_product.id，非空；
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# - quantity：int且非空，使用CheckConstraint保证大于0；
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# - unit_price：NUMERIC(10, 2)且非空；
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# - order：与Order.items互为双向关系；
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# - product：与Product.items互为双向关系。
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# 第三部分：定义DTO
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# 1. 使用@dataclass(frozen=True)定义OrderDetailDTO。
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# 2. DTO包含order_no、customer_name、product_code、product_name、quantity、
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# unit_price、line_amount和status。
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# 3. DTO不继承Base，不承担数据库持久化职责。
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# 4. line_amount由查询结果中的unit_price乘以quantity得到。
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# 第四部分：实现ProductRepository
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# 1. 构造方法接收并保存外部传入的Session。
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# 2. find_by_code_for_update(product_code)：
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# - 使用select(Product).where(...)查询商品；
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# - 调用with_for_update()锁定商品行；
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# - 找不到时抛出OrderError("商品不存在：{product_code}")；
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# - 返回Product对象。
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# 3. find_practice_products()查询DBP-前缀商品并按商品编号排序。
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# 4. Repository中不得创建Session，不得调用commit()或rollback()。
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# 第五部分：实现OrderRepository
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# 1. 构造方法接收并保存外部传入的Session。
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# 2. exists_by_order_no(order_no)判断订单编号是否已经存在。
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# 3. add(order)调用session.add(order)，但不提交事务。
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# 4. find_order_details()使用显式join查询订单、明细和商品：
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# - 只查询DBO-前缀订单；
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# - 只选择DTO所需字段；
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# - 按订单编号和明细ID排序；
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# - 把结果转换成OrderDetailDTO列表。
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# 5. count_orders_by_status()使用func.count()和group_by()统计各状态订单数。
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# 第六部分：实现OrderService下单业务
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# 1. 构造方法接收ProductRepository和OrderRepository。
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# 2. 定义place_order(order_no, customer_name, requests)，其中requests是
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# “商品编号、购买数量”组成的列表。
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# 3. 订单编号已存在时抛出OrderError("订单已存在：{order_no}")。
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# 4. requests为空时抛出OrderError("订单至少需要一项商品。")。
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# 5. 逐项处理购买请求：
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# - 数量小于等于0时抛出OrderError("购买数量必须大于0。")；
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# - 调用find_by_code_for_update()查询并锁定商品；
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# - 库存不足时抛出OrderError("商品库存不足：{product_code}")；
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# - 商品库存减去购买数量；
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# - 使用商品当前价格创建OrderItem；
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# - 累加订单总金额。
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# 6. 创建status="CREATED"的Order并关联全部OrderItem。
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# 7. 调用OrderRepository.add(order)，不在Service中提交事务。
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# 第七部分：准备数据和验证事务
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# 1. 定义reset_and_add_products(session)：
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# - 先删除DBO-前缀订单对应的订单明细；
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# - 再删除DBO-前缀订单；
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# - 最后删除DBP-前缀商品；
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# - 新增DBP-001机械键盘，价格399.00，库存10；
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# - 新增DBP-002无线鼠标，价格199.00，库存5；
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# - 全过程不调用commit()。
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# 2. 定义run_successful_order(session_factory)：
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# - 使用with session_factory.begin() as session管理事务；
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# - 创建两个Repository和OrderService；
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# - 创建订单DBO-001，客户张三，购买2个DBP-001和1个DBP-002；
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# - 正常离开with，让事务自动提交；
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# - 成功后键盘库存为8，鼠标库存为4，订单金额为997.00。
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# 3. 定义run_failed_order(session_factory)：
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# - 在try中使用with session_factory.begin() as session；
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# - 创建订单DBO-002，先购买1个DBP-001，再购买99个DBP-002；
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# - 第二项因库存不足抛出OrderError；
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# - 在事务with外捕获OrderError并输出失败信息；
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# - 整个订单事务必须回滚，键盘库存仍为8，且DBO-002不能存在。
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# 第八部分：输出和main()流程
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# 1. 定义print_products(title, products)，输出商品编号、名称、价格和库存。
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# 2. 定义print_order_details(details)，输出DTO中的订单和明细信息。
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# 3. 定义print_order_counts(counts)，输出“状态｜订单数量：数字”。
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# 4. main()依次执行：
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# - 读取TOML配置并创建数据库URL；
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# - 创建一次Engine并启用pool_pre_ping；
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# - 使用sessionmaker(engine, expire_on_commit=False)创建Session工厂；
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# - 调用Base.metadata.create_all(engine)；
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# - 在一个事务中重置数据并新增练习商品；
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# - 输出初始库存；
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# - 执行成功订单并输出扣减后的库存；
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# - 执行失败订单并输出回滚后的库存；
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# - 查询并输出订单DTO和状态统计；
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# - 分类捕获配置异常、OrderError和SQLAlchemyError；
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# - 在finally中调用engine.dispose()。
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# 5. 添加程序入口判断并调用main()。
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# 预期关键输出：
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# 初始库存：
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# DBP-001｜机械键盘｜价格：399.00｜库存：10
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# DBP-002｜无线鼠标｜价格：199.00｜库存：5
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# 成功订单提交后：
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# DBP-001｜机械键盘｜价格：399.00｜库存：8
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# DBP-002｜无线鼠标｜价格：199.00｜库存：4
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# 失败订单已回滚：商品库存不足：DBP-002
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# 失败订单回滚后：
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# DBP-001｜机械键盘｜价格：399.00｜库存：8
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# DBP-002｜无线鼠标｜价格：199.00｜库存：4
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# 订单明细DTO：
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# DBO-001｜张三｜DBP-001｜机械键盘｜数量：2｜单价：399.00｜小计：798.00｜CREATED
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# DBO-001｜张三｜DBP-002｜无线鼠标｜数量：1｜单价：199.00｜小计：199.00｜CREATED
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# 订单状态统计：
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# CREATED｜订单数量：1
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# 自查清单：
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# 1. 三个ORM模型是否建立了真实外键和双向对象关系？
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# 2. 金额是否全部使用Decimal和NUMERIC，而不是float？
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# 3. 商品查询是否使用FOR UPDATE锁定待扣减库存的记录？
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# 4. Repository和Service是否都没有自行提交事务？
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# 5. 一张订单的全部库存扣减和订单新增是否处于同一个事务？
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# 6. 失败订单中第一项库存扣减是否也被回滚？
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# 7. 订单明细查询是否使用join()并转换成DTO？
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# 8. 状态统计是否由数据库完成count()和group_by()？
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# 9. 程序是否只清理DBP-和DBO-前缀的练习数据？
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# 10. 配置是否来自被Git忽略的本地config.toml？
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# 最终验收标准：
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# 1. practice.py通过语法检查并能连续运行两次；
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# 2. 三张表的字段、约束、外键和关系映射正确；
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# 3. 成功订单正确保存订单、明细并扣减库存；
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# 4. 失败订单完全回滚，不保存订单且不改变任何库存；
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# 5. DTO联表查询结果和订单状态统计符合预期；
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# 6. Repository负责持久化，Service负责业务规则，调用方负责事务；
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# 7. SQLAlchemy查询使用2.x写法，不使用session.query()；
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# 8. 所有练习数据与现有数据安全隔离；
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# 9. config.toml与真实连接信息没有进入Git。
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