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Django「一對一」、「一對多」、「多對多」關聯入門教學筆記 | 學習筆記

2024年12月2日 · 閱讀時間約 2 分鐘

kdchang

當你在學 Django 或資料庫設計時，常會遇到「一對一」、「一對多」、「多對多」這三種關聯（Relationship）。這些是資料庫中表與表之間的關係，下面用簡單的例子幫你搞懂它們的差異：

一對一（One-to-One）

概念：

一個資料只對應另一個資料，彼此之間是唯一配對的關係。

例子：

每個人都有一張身份證 → 一個人對應一張身份證，一張身份證只對應一個人。

Django 實作：

class Person(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)

class IDCard(models.Model):
    number = models.CharField(max_length=20)
    owner = models.OneToOneField(Person, on_delete=models.CASCADE)

一對多（One-to-Many）

概念：

一筆資料可以對應到多筆資料，但每一筆資料只能對應回唯一一筆上層資料。

例子：

一個作者可以寫很多本書 → 一個作者對應多本書，但一本書只會有一個作者。

Django 實作：

class Author(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=100)
    author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)

多對多（Many-to-Many）

概念：

一筆資料可以對應到多筆資料，而對方也可以對應回來多筆資料。

例子：

學生選修多門課程，一門課也有很多學生 → 學生對多門課，課程對多位學生。

Django 實作：

class Student(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)
    courses = models.ManyToManyField('Course')

class Course(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=100)

（也可以在 Course 裡加 students = models.ManyToManyField(Student)，結果會一樣）

小整理比較表：

類型	關係形式	範例	Django 欄位
一對一	A ➝ B 且 B ➝ A	人 → 身份證	`OneToOneField`
一對多	A ➝ 多個 B	作者 → 書	`ForeignKey`
多對多	A ⇄ 多個 B，互相多對多	學生 ⇄ 課程	`ManyToManyField`

Django CRUD（不使用 ModelForm）入門教學筆記 | 學習筆記

2024年9月1日 · 閱讀時間約 4 分鐘

kdchang

在 Django 中，ModelForm 提供了一個快速建立表單與驗證的工具，但在某些情境下，我們可能希望自己掌控表單結構與驗證流程。這篇筆記將示範如何不依賴 ModelForm，手動實作一套 CRUD 系統，幫助你更深入理解 Django 表單處理的基本原理。

我們將製作一個簡單的「書籍管理系統」，支援新增（Create）、讀取（Read）、更新（Update）與刪除（Delete）書籍資訊。

1. 建立 Django 專案與應用

首先，安裝 Django 並建立新的專案與應用：

pip install django
django-admin startproject myproject
cd myproject
python manage.py startapp books

註冊 books 應用於 myproject/settings.py 的 INSTALLED_APPS：

INSTALLED_APPS = [
    ...
    'books',
]

2. 定義模型（Model）

在 books/models.py 中定義一個簡單的書籍模型：

from django.db import models

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    author = models.CharField(max_length=100)
    published_date = models.DateField()

    def __str__(self):
        return self.title

遷移資料庫：

python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

3. 撰寫 Views（不使用 ModelForm）

在 books/views.py 中撰寫手動處理的 CRUD 功能。

新增書籍（Create）

from django.shortcuts import render, redirect
from .models import Book
from django.utils.dateparse import parse_date

def create_book(request):
    if request.method == 'POST':
        title = request.POST.get('title')
        author = request.POST.get('author')
        published_date_str = request.POST.get('published_date')
        published_date = parse_date(published_date_str)

        if title and author and published_date:
            Book.objects.create(title=title, author=author, published_date=published_date)
            return redirect('book_list')
        else:
            error = "所有欄位皆為必填"
            return render(request, 'books/book_form.html', {'error': error})
    return render(request, 'books/book_form.html')

讀取書籍（Read）

def book_list(request):
    books = Book.objects.all()
    return render(request, 'books/book_list.html', {'books': books})

更新書籍（Update）

from django.shortcuts import get_object_or_404

def update_book(request, pk):
    book = get_object_or_404(Book, pk=pk)
    if request.method == 'POST':
        title = request.POST.get('title')
        author = request.POST.get('author')
        published_date_str = request.POST.get('published_date')
        published_date = parse_date(published_date_str)

        if title and author and published_date:
            book.title = title
            book.author = author
            book.published_date = published_date
            book.save()
            return redirect('book_list')
        else:
            error = "所有欄位皆為必填"
            return render(request, 'books/book_form.html', {'book': book, 'error': error})
    return render(request, 'books/book_form.html', {'book': book})

刪除書籍（Delete）

def delete_book(request, pk):
    book = get_object_or_404(Book, pk=pk)
    if request.method == 'POST':
        book.delete()
        return redirect('book_list')
    return render(request, 'books/book_confirm_delete.html', {'book': book})

4. 設定 URL 路由

在 books/urls.py 中設定對應的路由：

from django.urls import path
from . import views

urlpatterns = [
    path('', views.book_list, name='book_list'),
    path('create/', views.create_book, name='create_book'),
    path('update/<int:pk>/', views.update_book, name='update_book'),
    path('delete/<int:pk>/', views.delete_book, name='delete_book'),
]

並在 myproject/urls.py 引入 books 路由：

from django.contrib import admin
from django.urls import path, include

urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
    path('books/', include('books.urls')),
]

5. 建立模板（Templates）

手動撰寫簡單的 HTML 表單與顯示畫面。

`book_list.html`

<h1>書籍列表</h1>
<a href="{% url 'create_book' %}">新增書籍</a>
<ul>
    {% for book in books %}
    <li>
        {{ book.title }} - {{ book.author }} - {{ book.published_date }}
        <a href="{% url 'update_book' book.id %}">編輯</a>
        <a href="{% url 'delete_book' book.id %}">刪除</a>
    </li>
    {% endfor %}
</ul>

`book_form.html`

<h1>{% if book %}編輯書籍{% else %}新增書籍{% endif %}</h1>

{% if error %}
<p style="color:red;">{{ error }}</p>
{% endif %}

<form method="post">
    {% csrf_token %}
    <p>
        標題：<input type="text" name="title" value="{{ book.title|default_if_none:'' }}">
    </p>
    <p>
        作者：<input type="text" name="author" value="{{ book.author|default_if_none:'' }}">
    </p>
    <p>
        出版日期（格式 yyyy-mm-dd）：<input type="text" name="published_date" value="{{ book.published_date|default_if_none:'' }}">
    </p>
    <button type="submit">儲存</button>
</form>

<a href="{% url 'book_list' %}">返回列表</a>

`book_confirm_delete.html`

<h1>刪除書籍</h1>
<p>確定要刪除 "{{ book.title }}" 嗎？</p>
<form method="post">
    {% csrf_token %}
    <button type="submit">確定刪除</button>
</form>
<a href="{% url 'book_list' %}">取消</a>

6. 啟動伺服器測試

啟動 Django 開發伺服器：

python manage.py runserver

在瀏覽器開啟 http://127.0.0.1:8000/books/，你將可以新增、查詢、編輯和刪除書籍。

總結

這篇教學示範了在 不使用 ModelForm 的情況下，手動撰寫表單處理與資料驗證，完整實作了 Django 的 CRUD 功能。

這種方式的優點在於靈活度高，你可以完全控制表單的結構、驗證邏輯與錯誤處理，非常適合需要客製化表單行為或前後端分離的專案。不過，相較於使用 ModelForm，開發成本略高，也容易產生重複程式碼，因此適時選擇工具是重要的工程判斷。

進一步的優化方向包括：

加入更完整的資料驗證
增加欄位格式錯誤提示
使用 JavaScript 增強表單互動
將表單資料與邏輯封裝成 Class-Based Views（CBV）

透過本篇範例，希望你對 Django 低階處理表單與 CRUD 流程有更深入的理解。

FastAPI 入門教學筆記：打造現代 Python Web API 的入門教學筆記 | 學習筆記

2024年9月1日 · 閱讀時間約 3 分鐘

kdchang

什麼是 FastAPI？

FastAPI 是一個現代、快速（高效能）、基於 Python 3.7+ 類型提示的 Web 框架，用於建構 API。其核心優勢包含：

自動生成文件：內建 OpenAPI 與 Swagger UI 支援
高效能：基於 Starlette 和 Pydantic，效能可媲美 Node.js 與 Go
開發快速：強大的 IDE 支援與自動補全功能
自動驗證與序列化：透過 Pydantic 型別自動完成

FastAPI 適合快速構建 RESTful API，尤其在開發微服務、機器學習模型部署、或任何 API 後端都非常合適。

快速開始：環境準備與安裝

建議使用虛擬環境管理專案依賴。

python -m venv .venv
source .venv/bin/activate  # Windows: .venv\Scripts\activate
pip install fastapi uvicorn

fastapi：核心框架
uvicorn：ASGI Server，用來啟動應用程式

第一個 FastAPI 程式：Hello API

# main.py

from fastapi import FastAPI

app = FastAPI()

@app.get("/")
def read_root():
    return {"message": "Hello, FastAPI!"}

啟動應用程式：

uvicorn main:app --reload

--reload：啟用熱重載，開發時會自動重新載入程式

訪問 http://127.0.0.1:8000/，你會看到：

{
  "message": "Hello, FastAPI!"
}

自動生成的互動式 API 文件

FastAPI 自動提供兩個 API 文件頁面：

Swagger UI：http://127.0.0.1:8000/docs
Redoc：http://127.0.0.1:8000/redoc

這些文件會根據程式中的路由與型別提示自動生成，方便前後端協作與測試。

使用路由參數與查詢參數

@app.get("/items/{item_id}")
def read_item(item_id: int, q: str = None):
    return {"item_id": item_id, "q": q}

範例請求：

GET /items/42?q=fastapi

回應結果：

{
  "item_id": 42,
  "q": "fastapi"
}

item_id 是路由參數，會自動轉換為 int
q 是查詢參數，預設為 None

接收與驗證請求資料：使用 Pydantic 模型

from pydantic import BaseModel

class Item(BaseModel):
    name: str
    description: str = None
    price: float
    in_stock: bool = True

@app.post("/items/")
def create_item(item: Item):
    return {"message": "Item created", "item": item}

發送 POST 請求：

POST /items/
{
  "name": "Laptop",
  "description": "A powerful device",
  "price": 1299.99,
  "in_stock": true
}

回應：

{
  "message": "Item created",
  "item": {
    "name": "Laptop",
    "description": "A powerful device",
    "price": 1299.99,
    "in_stock": true
  }
}

Pydantic 會自動進行資料驗證與轉換
FastAPI 可根據模型自動生成 API 文件

表單與檔案上傳支援

from fastapi import Form, UploadFile, File

@app.post("/submit/")
def submit_form(username: str = Form(...), file: UploadFile = File(...)):
    return {
        "username": username,
        "filename": file.filename,
        "content_type": file.content_type
    }

這對於處理使用者上傳檔案與表單資料非常方便。

回傳自定義 HTTP 狀態碼與錯誤處理

from fastapi import HTTPException

@app.get("/users/{user_id}")
def read_user(user_id: int):
    if user_id != 1:
        raise HTTPException(status_code=404, detail="User not found")
    return {"user_id": user_id, "name": "Alice"}

這會回傳：

{
  "detail": "User not found"
}

並帶有 HTTP 404 錯誤。

小結與下一步學習方向

FastAPI 提供了一種現代化且優雅的方式來構建 API：

強大的型別檢查與 IDE 支援
直覺的程式結構與文件生成
高效能適合用於生產環境

建議學習方向：

路由分割與模組化管理
使用依賴注入（Depends）
整合資料庫（如 SQLAlchemy）
JWT 身份驗證與 OAuth2
測試與部署（例如 Docker、Gunicorn）

如果你是從 Flask 或 Django REST Framework 轉過來，會發現 FastAPI 提供了相當先進的開發體驗與高效能，是非常值得學習與投入的框架。

參考文件

fastapi API

Python 指定使用 OpenSSL 介紹入門教學筆記 | 學習筆記

2024年9月1日 · 閱讀時間約 3 分鐘

kdchang

前言

如果 python -c "import ssl; print(ssl.OPENSSL_VERSION)" 顯示的是 LibreSSL 2.8.3，這表示 Python 並沒有使用 Homebrew 安裝的 OpenSSL，而是使用了系統預設的 LibreSSL。這通常發生在 Python 編譯時，沒有正確地連結到 Homebrew 的 OpenSSL 庫。

為了解決這個問題，請按照以下步驟操作：

步驟 1：重新安裝 Python 並指定使用 OpenSSL

首先，我們需要確保 Python 使用 Homebrew 安裝的 OpenSSL，而不是系統預設的 LibreSSL。

卸載現有的 Python 版本（如果是從系統預設安裝的）：

使用 pyenv 安裝 Python 會讓你更方便地管理不同版本的 Python，因此我們建議使用 pyenv。
安裝 Homebrew OpenSSL 和 pyenv（如果尚未安裝）：

安裝 Homebrew（如果尚未安裝）：
```
/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"
```
安裝 pyenv：
```
brew install pyenv
```
安裝 Homebrew 的 OpenSSL：
```
brew install openssl@3
```

配置 pyenv 使用 Homebrew OpenSSL：

在 .zshrc 或 .bash_profile 中添加以下配置來設置編譯環境變數，確保 Python 使用 Homebrew 安裝的 OpenSSL：

export LDFLAGS="-L/opt/homebrew/opt/openssl@3/lib -L/opt/homebrew/opt/readline/lib -L/opt/homebrew/opt/zlib/lib"
export CPPFLAGS="-I/opt/homebrew/opt/openssl@3/include -I/opt/homebrew/opt/readline/include -I/opt/homebrew/opt/zlib/include"
export PKG_CONFIG_PATH="/opt/homebrew/opt/openssl@3/lib/pkgconfig"

然後運行：

source ~/.zshrc  # 或者 source ~/.bash_profile

步驟 2：重新安裝 Python 版本

現在，你可以使用 pyenv 來安裝 Python，並確保它與 Homebrew 的 OpenSSL 兼容。

安裝 Python 版本（例如，Python 3.9.18）：
```
pyenv install 3.9.18
```
設置全域 Python 版本：
```
pyenv global 3.9.18
```
確認 Python 是否正確安裝並使用 OpenSSL：
```
python -c "import ssl; print(ssl.OPENSSL_VERSION)"
```

如果這時顯示的是 OpenSSL 1.1.1 或者更高版本，則說明你已經成功解決了這個問題，並且 Python 現在是使用 Homebrew 安裝的 OpenSSL。

步驟 3：創建虛擬環境

如果你使用 pyenv 安裝的 Python，並且已經確認它使用了 OpenSSL，那麼可以重新創建虛擬環境：

創建虛擬環境：
```
python -m venv .venv
```
激活虛擬環境：
```
source .venv/bin/activate
```

再次檢查 OpenSSL 版本：

python -c "import ssl; print(ssl.OPENSSL_VERSION)"

步驟 4：安裝其他依賴

在虛擬環境中，我們可以安裝任何其他的套件，並且確保它們與正確的 OpenSSL 版本兼容。

pip install <package-name>

Python Decorator 入門教學筆記 | 學習筆記

2021年12月14日 · 閱讀時間約 4 分鐘

kdchang

前言

在 Python 的日常開發中，decorator（裝飾器） 是一個非常強大的語法工具，常用於增強函式功能，例如：記錄日誌、驗證權限、計時、快取等。在許多框架（如 Flask、Django）或第三方函式庫中，也可以經常看到裝飾器的身影。

然而對初學者來說，decorator 的語法可能一開始比較難以理解，尤其涉及到函式是「第一類物件（first-class object）」、「閉包（closure）」的概念。本篇筆記將循序漸進帶你理解 decorator 的本質與應用方式。

重點摘要

Python 函式是第一類物件：可以作為參數傳遞、作為回傳值、賦值給變數。
閉包（Closure）：內部函式可以存取外部函式的變數，函式結束後變數仍可存活。
Decorator 是一種語法糖，本質是「接收一個函式，回傳一個新的函式」的高階函式。
使用 @ 語法糖可以簡潔地套用裝飾器。
裝飾器可用於邏輯共用、權限驗證、效能監控、快取等實務情境。
functools.wraps 可保持被裝飾函式的名稱與 docstring 資訊。

一、基礎概念與語法

1. 函式是物件

def greet(name):
    return f"Hello, {name}"

say_hello = greet
print(say_hello("Alice"))  # Hello, Alice

函式可以被賦值給變數、作為參數傳遞，也能作為回傳值。

2. 函式作為參數的例子

def do_twice(func):
    def wrapper():
        func()
        func()
    return wrapper

def say_hi():
    print("Hi!")

do_twice(say_hi)()

這就是簡單的裝飾器雛形，do_twice 接收一個函式，回傳一個新的函式。

二、實作一個簡單 decorator

1. 不帶參數的 decorator

def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print("執行前")
        func()
        print("執行後")
    return wrapper

@my_decorator
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()

輸出：

執行前
Hello!
執行後

@my_decorator 這行等同於 say_hello = my_decorator(say_hello)。裝飾器會接手原本的函式，包裝成新的邏輯後回傳。

2. 處理有參數的函式

def my_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("執行前")
        result = func(*args, **kwargs)
        print("執行後")
        return result
    return wrapper

@my_decorator
def greet(name):
    print(f"Hello, {name}")

greet("KD")

使用 *args, **kwargs 可以支援任何參數的函式。

3. 保留原函式資訊：使用 `functools.wraps`

import functools

def my_decorator(func):
    @functools.wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("執行前")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@my_decorator
def add(x, y):
    """加總兩數"""
    return x + y

print(add.__name__)  # add
print(add.__doc__)   # 加總兩數

沒有 functools.wraps，函式的名稱會變成 wrapper，容易影響除錯與文件產生。

三、實用範例：計時 decorator

import time
import functools

def timer(func):
    @functools.wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        print(f"{func.__name__} 執行時間：{end - start:.4f} 秒")
        return result
    return wrapper

@timer
def slow_function():
    time.sleep(1.5)
    print("完成耗時操作")

slow_function()

四、進階：帶參數的 decorator

有時我們希望 decorator 接收參數，例如指定權限等，這時候會需要再多一層函式包裝：

def repeat(times):
    def decorator(func):
        @functools.wraps(func)
        def wrapper(*args, **kwargs):
            for _ in range(times):
                func(*args, **kwargs)
        return wrapper
    return decorator

@repeat(3)
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()

repeat(3) 會先執行，回傳 decorator(func)，再包裝原函式。

五、常見應用場景

日誌紀錄（logging）
權限驗證（authorization）
執行時間分析（performance monitoring）
快取（caching）
API 路由（如 Flask 的 @app.route）

總結

Python 的 decorator 是一個非常實用的語法技巧，一旦理解其本質為「函式的包裝器」，就可以在實務開發中靈活應用。它讓我們可以以簡潔的方式注入共用邏輯，大大提升程式的可讀性與可維護性。

我們在練習 decorator 時，建議搭配日常開發情境，如記錄日誌、印出函式執行時間，從實作中加深理解。當你越熟悉它，便越能體會其在 Python 世界中的威力。

一對一（One-to-One）​

概念：​

例子：​

Django 實作：​

一對多（One-to-Many）​

概念：​

例子：​

Django 實作：​

多對多（Many-to-Many）​

概念：​

例子：​

Django 實作：​

小整理比較表：​

1. 建立 Django 專案與應用​

2. 定義模型（Model）​

3. 撰寫 Views（不使用 ModelForm）​

新增書籍（Create）​

讀取書籍（Read）​

更新書籍（Update）​

刪除書籍（Delete）​

4. 設定 URL 路由​

5. 建立模板（Templates）​

book_list.html​

book_form.html​

book_confirm_delete.html​

6. 啟動伺服器測試​

總結

什麼是 FastAPI？​

快速開始：環境準備與安裝​

第一個 FastAPI 程式：Hello API​

自動生成的互動式 API 文件​

使用路由參數與查詢參數​

接收與驗證請求資料：使用 Pydantic 模型​

表單與檔案上傳支援​

回傳自定義 HTTP 狀態碼與錯誤處理​

小結與下一步學習方向​

建議學習方向：​

參考文件​

前言​

步驟 1：重新安裝 Python 並指定使用 OpenSSL​

步驟 2：重新安裝 Python 版本​

步驟 3：創建虛擬環境​

步驟 4：安裝其他依賴​

前言​

重點摘要​

一、基礎概念與語法​

1. 函式是物件​

2. 函式作為參數的例子​

二、實作一個簡單 decorator​

1. 不帶參數的 decorator​

輸出：​

2. 處理有參數的函式​

3. 保留原函式資訊：使用 functools.wraps​

三、實用範例：計時 decorator​

四、進階：帶參數的 decorator​

五、常見應用場景​

總結​

一對一（One-to-One）

概念：

例子：

Django 實作：

一對多（One-to-Many）

概念：

例子：

Django 實作：

多對多（Many-to-Many）

概念：

例子：

Django 實作：

小整理比較表：

1. 建立 Django 專案與應用

2. 定義模型（Model）

3. 撰寫 Views（不使用 ModelForm）

新增書籍（Create）

讀取書籍（Read）

更新書籍（Update）

刪除書籍（Delete）

4. 設定 URL 路由

5. 建立模板（Templates）

`book_list.html`

`book_form.html`

`book_confirm_delete.html`

6. 啟動伺服器測試

什麼是 FastAPI？

快速開始：環境準備與安裝

第一個 FastAPI 程式：Hello API

自動生成的互動式 API 文件

使用路由參數與查詢參數

接收與驗證請求資料：使用 Pydantic 模型

表單與檔案上傳支援

回傳自定義 HTTP 狀態碼與錯誤處理

小結與下一步學習方向

建議學習方向：

參考文件

前言

步驟 1：重新安裝 Python 並指定使用 OpenSSL

步驟 2：重新安裝 Python 版本

步驟 3：創建虛擬環境

步驟 4：安裝其他依賴

前言

重點摘要

一、基礎概念與語法

1. 函式是物件

2. 函式作為參數的例子

二、實作一個簡單 decorator

1. 不帶參數的 decorator

輸出：

2. 處理有參數的函式

3. 保留原函式資訊：使用 `functools.wraps`

三、實用範例：計時 decorator

四、進階：帶參數的 decorator

五、常見應用場景

總結