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flyouting · 更新于 2017-09-25 19:00:26

exercise48.更复杂的用户输入

在以前的游戏中,你只是设置一些简单的预定义字符串作为用户输入处理,用户输入“run”,程序能正常运行,但是你输入“run fast”,程序就会运行失败。我们需要一个设备,它可以识别用户以各种方式输入的语汇。例如下面的机种表述都应该被支持才对:

  • open door
  • open the door
  • go THROUGH the door
  • punch bear
  • Punch The Bear in the FACE

也就是说,如果用户的输入和常用英语很接近也应该是可以的,而你的游戏要识别出它们的意思。为了达到这个目的,我们将写一个模块专门做这件事情。这个模组里边会有若干个类,它们互相配合,接受用户输入,并且将用户输入转换成你的游戏可以识别的命令。

英语的简单格式是这个样子的:

  • 单词由空格隔开。
  • 句子由单词组成。
  • 语法控制句子的含义。

以最好的开始方式是先搞定如何得到用户输入的词汇,并判断出它们是什么。

我们的游戏词典

我在游戏里创建了下面这些语汇:

  • 表示方向: north, south, east, west, down, up, left, right, back.
  • 动词: go, stop, kill, eat.
  • 修饰词: the, in, of, from, at, it
  • 名词: door, bear, princess, cabinet.
  • 数字: 由 0-9 构成的数字。

说到名词,我们会碰到一个小问题,那就是不一样的房间会用到不一样的一组名词,不过让我们先挑一小组出来写程序,以后再做改进。

如何断句

我们已经有了词汇表,为了分析句子的意思,接下来我们需要找到一个断句的方法。我们对于句子的定义是“空格隔开的单词”,所以只要这样就可以了:

stuff = raw_input('> ')
words = stuff.split()

目前做到这样就可以了,不过这招在相当一段时间内都不会有问题。

词汇元组

一旦我们知道了如何将句子转化成词汇列表,剩下的就是逐一检查这些词汇,看它们是什么类型。为了达到这个目的,我们将用到一个非常好使的 Python 数据结构,叫做”元组(tuple)”。元组其实就是一个不能修改的列表。创建它的方法和创建列表差不多,成员之间需要用逗号隔开,不过方括号要换成圆括号 ():

first_word = ('verb', 'go')
second_word = ('direction', 'north')
third_word = ('direction', 'west')
sentence = [first_word, second_word, third_word]

这样我们就创建了一个(TYPE,WORD)组,让你识别出单词,并且对它执行指令。

这只是一个例子,不过最后做出来的样子也差不多。你接受用户输入,用 split 将其分隔成单词列表,然后分析这些单词,识别它们的类型,最后重新组成一个句子。

扫描输入

现在你要写的是词汇扫描器。这个扫描器会将用户的输入字符串当做参数,然后返回由多个 (TOKEN, WORD) 组成的一个列表,这个列表实现类似句子的功能。如果一个单词不在预定的词汇表中,那它返回时 WORD 应该还在,但 TOKEN 应该设置成一个专门的错误标记。这个错误标记将告诉用户哪里出错了。

有趣的地方来了。我不会告诉你这些该怎样做,但我会写一个“单元测试(unit test)”,而你要把扫描器写出来,并保证单元测试能够正常通过。

异常和数字

有一件小事情我会先帮帮你,那就是数字转换。为了做到这一点,我们会作一点弊,使用“异常(exceptions)”来做。“异常”指的是你运行某个函数时得到的错误。你的函数在碰到错误时,就会“抛出(raise)”一个“异常”,然后你就要去处理(handle)这个异常。假如你在 Python 里写了这些东西:

Python 2.7.1 (r271:86832, Jun 16 2011, 16:59:05) 
[GCC 4.2.1 (Based on Apple Inc. build 5658) (LLVM build 2335.15.00)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> int("hell")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'hell'

这个 ValueError 就是 int()函数抛出的一个异常。因为你给 int() 的参数不是一个数字。int()函数其实也可以返回一个值来告诉你它碰到了错误,不过由于它只能返回整数值,所以很难做到这一点。它不能返回 -1,因为这也是一个数字。int()没有纠结在它“究竟应该返回什么”上面,而是提出了一个叫做 ValueError 的异常,然后你只要处理这个异常就可以了。

处理异常的方法是使用 try 和 except 这两个关键字:

def convert_number(s):
    try:
        return int(s)
    except ValueError:
        return None

你把要试着运行的代码放到 try 的区段里,再将出错后要运行的代码放到 except 区段里。在这里,我们要试着调用 int() 去处理某个可能是数字的东西,如果中间出了错,我们就抓到这个错误,然后返回 None。

在你写的扫描器里面,你应该使用这个函数来测试某个东西是不是数字。做完这个检查,你就可以声明这个单词是一个错误单词了。

测试第一的挑战

测试首先是一种编程策略,你先写一段自动化测试代码,假装代码是在正常运行的,然后你再写出代码保证测试代码能正常运行。这种方法用在当你不知道代码是如何运行,但又可以想象必须使用它的时候。比如说,如果你知道你需要在另一个模块中使用一个新类,但是你不太知道如何实现这个类,那么先写出测试程序。

我将给你一份测试代码,你需要写出代码,保证测试代码能正常工作。为了完成这个任务,你可以看看下面的流程:

1.创建一小部分我给你的测试代码 2.确保它运行失败,你知道测试实际上是确认功能的工作原理。 3.到你的源代码文件 lexicon.py 中,写出能使测试代码通过的代码 4.重复以上工作直到你实现测试中的所有点

当你做到 3 的时候,和其他编写代码的方法相结合也是很好的方法:

1.编写你需要的函数或类的基本框架 2.添加注释,解释说明这个函数是如何运行的 3.按照描述中的注释写代码 4.去掉注释

这种写代码的方法被称作“psuedo code”,用在你不知道该如何实现某些功能,但是会用自己的语言来描述这个功能的时候。

结合“test first”和“psuedo code”策略,我们得出一个编程的简易流程:

1.写一些运行失败的测试用例 2.写出测试要用的函数、方法、类的基本结构 3.用自己的语言填充这些框架,解释它们的功能 4.用代码替换注释,直到测试代码运行通过 5.重复

在这节练习中,你将通过运行我给你的测试程序逆向运行 lexicon.py 来实践这个方法。

你应该测试的东西

这里是你要用到的测试文件:

from nose.tools import *
from ex48 import lexicon

def test_directions():
    assert_equal(lexicon.scan("north"), [('direction', 'north')])
    result = lexicon.scan("north south east")
    assert_equal(result, [('direction', 'north'),
                          ('direction', 'south'),
                          ('direction', 'east')])

def test_verbs():
    assert_equal(lexicon.scan("go"), [('verb', 'go')])
    result = lexicon.scan("go kill eat")
    assert_equal(result, [('verb', 'go'),
                          ('verb', 'kill'),
                          ('verb', 'eat')])

def test_stops():
    assert_equal(lexicon.scan("the"), [('stop', 'the')])
    result = lexicon.scan("the in of")
    assert_equal(result, [('stop', 'the'),
                          ('stop', 'in'),
                          ('stop', 'of')])

def test_nouns():
    assert_equal(lexicon.scan("bear"), [('noun', 'bear')])
    result = lexicon.scan("bear princess")
    assert_equal(result, [('noun', 'bear'),
                          ('noun', 'princess')])

def test_numbers():
    assert_equal(lexicon.scan("1234"), [('number', 1234)])
    result = lexicon.scan("3 91234")
    assert_equal(result, [('number', 3),
                          ('number', 91234)])

def test_errors():
    assert_equal(lexicon.scan("ASDFADFASDF"), [('error', 'ASDFADFASDF')])
    result = lexicon.scan("bear IAS princess")
    assert_equal(result, [('noun', 'bear'),
                          ('error', 'IAS'),
                          ('noun', 'princess')])

你需要用项目框架写出一个新的项目,就像你在练习 47 中做的一样。然后你需要创建这个测试用例以及你会用到的 lexicon.py,看看测试用例顶部,看看它是如何被导入的。

接下来,按照我给你的提示写一些测试用例。看看我是如何做的:

1.在测试用例顶部写上导入(import),并保证它正常运行 2.创建第一个测试用例 test_directions 的空版本,并保证它正常运行 3.写出测试用例 test_directions 的第一行,保证它运行失败 4.到 lexicon.py 文件,创建一个空的 scan 方法 5.运行测试用例,至少保证 scan 方法运行,即便测试用例运行失败 6.为 scan 写出伪代码注释,用来说明 scan 如何通过 test_directions 测试 7.写出与注释相匹配的代码,保证 test_directions 测试通过 8.回到方法 test_directions,写完剩下的行 9.回到 lexicon.py 中的 scan 方法,补全代码直到 test_directions 测试通过 10.这样,当你的第一个测试通过,你移动到下一个测试重复以上步骤。

只要你坚持在每次执行此过程中的一小块,你可以成功将大问题分解成更小的问题来解决。就像爬山的时候,你把整段路程分成一小段一小段。

附加题

1.改进单元测试,让它覆盖到更多的语汇。 2.向语汇列表添加更多的语汇,并且更新单元测试代码。 3.让你的扫描器能够识别任意大小写的词汇。更新你的单元测试。 4.找出另外一种转换为数字的方法。 5.我的解决方案用了 37 行代码,你的是更长还是更短呢?

常见问题

Q: 为什么我一直有这个报错 ImportErrors?

导入异常通常有以下几点原因:1,在你的模块(modules)目录下没有生成init.py 文件;2,你在错误的目录下启动服务;3,你导入的模块有拼写错误;4,你的 PYTHONPATH 没有设置成.。

Q: try-except 和 if-else 有什么区别?

try-expect 是用来处理模块抛出的异常,永远都不能用 if-else 代替。

Q: 有没有办法能实现在等待用户输入的时候,游戏也一样运行

我假设一种情况,你想实现用户在反应不够快的情况下会遭到怪物的攻击,这是可能的,但是它涉及的模块和技术是本书范围之外的。

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