python 更復(fù)雜的用戶輸入

練習(xí)48.更復(fù)雜的用戶輸入

在以前的游戲中，你只是設(shè)置一些簡單的預(yù)定義字符串作為用戶輸入處理，用戶輸入“run”，程序能正常運行，但是你輸入“run fast”，程序就會運行失敗。我們需要一個設(shè)備，它可以識別用戶以各種方式輸入的語匯。例如下面的機種表述都應(yīng)該被支持才對：

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

也就是說，如果用戶的輸入和常用英語很接近也應(yīng)該是可以的，而你的游戲要識別出它們的意思。為了達(dá)到這個目的，我們將寫一個模塊專門做這件事情。這個模組里邊會有若干個類，它們互相配合，接受用戶輸入，并且將用戶輸入轉(zhuǎn)換成你的游戲可以識別的命令。

英語的簡單格式是這個樣子的：

• 單詞由空格隔開。
• 句子由單詞組成。
• 語法控制句子的含義。

以最好的開始方式是先搞定如何得到用戶輸入的詞匯，并判斷出它們是什么。

我們的游戲詞典

我在游戲里創(chuàng)建了下面這些語匯：

• 表示方向: north, south, east, west, down, up, left, right, back.
• 動詞: go, stop, kill, eat.
• 修飾詞: the, in, of, from, at, it
• 名詞: door, bear, princess, cabinet.
• 數(shù)字: 由 0-9 構(gòu)成的數(shù)字。

說到名詞，我們會碰到一個小問題，那就是不一樣的房間會用到不一樣的一組名詞，不過讓我們先挑一小組出來寫程序，以后再做改進。

如何斷句

我們已經(jīng)有了詞匯表，為了分析句子的意思，接下來我們需要找到一個斷句的方法。我們對于句子的定義是“空格隔開的單詞”，所以只要這樣就可以了：

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

目前做到這樣就可以了，不過這招在相當(dāng)一段時間內(nèi)都不會有問題。

詞匯元組

一旦我們知道了如何將句子轉(zhuǎn)化成詞匯列表，剩下的就是逐一檢查這些詞匯，看它們是什么類型。為了達(dá)到這個目的，我們將用到一個非常好使的 Python 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，叫做”元組(tuple)”。元組其實就是一個不能修改的列表。創(chuàng)建它的方法和創(chuàng)建列表差不多，成員之間需要用逗號隔開，不過方括號要換成圓括號 ()：

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

這樣我們就創(chuàng)建了一個(TYPE,WORD)組，讓你識別出單詞，并且對它執(zhí)行指令。

這只是一個例子，不過最后做出來的樣子也差不多。你接受用戶輸入，用 split將其分隔成單詞列表，然后分析這些單詞，識別它們的類型，最后重新組成一個句子。

掃描輸入

現(xiàn)在你要寫的是詞匯掃描器。這個掃描器會將用戶的輸入字符串當(dāng)做參數(shù)，然后返回由多個 (TOKEN, WORD) 組成的一個列表，這個列表實現(xiàn)類似句子的功能。如果一個單詞不在預(yù)定的詞匯表中，那它返回時 WORD 應(yīng)該還在，但 TOKEN 應(yīng)該設(shè)置成一個專門的錯誤標(biāo)記。這個錯誤標(biāo)記將告訴用戶哪里出錯了。

有趣的地方來了。我不會告訴你這些該怎樣做，但我會寫一個“單元測試(unit test)”，而你要把掃描器寫出來，并保證單元測試能夠正常通過。

異常和數(shù)字

有一件小事情我會先幫幫你，那就是數(shù)字轉(zhuǎn)換。為了做到這一點，我們會作一點弊，使用“異常(exceptions)”來做?！爱惓！敝傅氖悄氵\行某個函數(shù)時得到的錯誤。你的函數(shù)在碰到錯誤時，就會“拋出(raise)”一個“異?！保缓竽憔鸵ヌ幚?handle)這個異常。假如你在Python 里寫了這些東西：

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'

這個ValueError就是int()函數(shù)拋出的一個異常。因為你給int() 的參數(shù)不是一個數(shù)字。int()函數(shù)其實也可以返回一個值來告訴你它碰到了錯誤，不過由于它只能返回整數(shù)值，所以很難做到這一點。它不能返回 -1，因為這也是一個數(shù)字。int()沒有糾結(jié)在它“究竟應(yīng)該返回什么”上面，而是提出了一個叫做ValueError的異常，然后你只要處理這個異常就可以了。

處理異常的方法是使用try和except這兩個關(guān)鍵字：

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

你把要試著運行的代碼放到try的區(qū)段里，再將出錯后要運行的代碼放到 except區(qū)段里。在這里，我們要試著調(diào)用int() 去處理某個可能是數(shù)字的東西，如果中間出了錯，我們就抓到這個錯誤，然后返回None。

在你寫的掃描器里面，你應(yīng)該使用這個函數(shù)來測試某個東西是不是數(shù)字。做完這個檢查，你就可以聲明這個單詞是一個錯誤單詞了。

測試第一的挑戰(zhàn)

測試首先是一種編程策略，你先寫一段自動化測試代碼，假裝代碼是在正常運行的，然后你再寫出代碼保證測試代碼能正常運行。這種方法用在當(dāng)你不知道代碼是如何運行，但又可以想象必須使用它的時候。比如說，如果你知道你需要在另一個模塊中使用一個新類,但是你不太知道如何實現(xiàn)這個類，那么先寫出測試程序。

我將給你一份測試代碼，你需要寫出代碼，保證測試代碼能正常工作。為了完成這個任務(wù)，你可以看看下面的流程：

1. 創(chuàng)建一小部分我給你的測試代碼
2. 確保它運行失敗,你知道測試實際上是確認(rèn)功能的工作原理。
3. 到你的源代碼文件lexicon.py中，寫出能使測試代碼通過的代碼
4. 重復(fù)以上工作直到你實現(xiàn)測試中的所有點

當(dāng)你做到3的時候，和其他編寫代碼的方法相結(jié)合也是很好的方法：

1. 編寫你需要的函數(shù)或類的基本框架
2. 添加注釋，解釋說明這個函數(shù)是如何運行的
3. 按照描述中的注釋寫代碼
4. 去掉注釋

這種寫代碼的方法被稱作“psuedo code”，用在你不知道該如何實現(xiàn)某些功能，但是會用自己的語言來描述這個功能的時候。

結(jié)合“test first”和“psuedo code”策略，我們得出一個編程的簡易流程：

1. 寫一些運行失敗的測試用例
2. 寫出測試要用的函數(shù)、方法、類的基本結(jié)構(gòu)
3. 用自己的語言填充這些框架，解釋它們的功能
4. 用代碼替換注釋，直到測試代碼運行通過
5. 重復(fù)

在這節(jié)練習(xí)中，你將通過運行我給你的測試程序逆向運行lexicon.py來實踐這個方法。

　你應(yīng)該測試的東西

這里是你要用到的測試文件：

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')])

你需要用項目框架寫出一個新的項目，就像你在練習(xí)47中做的一樣。然后你需要創(chuàng)建這個測試用例以及你會用到的lexicon.py，看看測試用例頂部，看看它是如何被導(dǎo)入的。

接下來，按照我給你的提示寫一些測試用例。看看我是如何做的：

1. 在測試用例頂部寫上導(dǎo)入（import），并保證它正常運行
2. 創(chuàng)建第一個測試用例test_directions的空版本，并保證它正常運行
3. 寫出測試用例test_directions的第一行，保證它運行失敗
4. 到lexicon.py文件，創(chuàng)建一個空的scan方法
5. 運行測試用例，至少保證scan方法運行，即便測試用例運行失敗
6. 為scan寫出偽代碼注釋，用來說明scan如何通過test_directions測試
7. 寫出與注釋相匹配的代碼，保證test_directions測試通過
8. 回到方法test_directions，寫完剩下的行
9. 回到lexicon.py中的scan方法，補全代碼直到test_directions測試通過
10. 這樣，當(dāng)你的第一個測試通過，你移動到下一個測試重復(fù)以上步驟。

只要你堅持在每次執(zhí)行此過程中的一小塊，你可以成功將大問題分解成更小的問題來解決。就像爬山的時候，你把整段路程分成一小段一小段。

附加題

1. 改進單元測試，讓它覆蓋到更多的語匯。
2. 向語匯列表添加更多的語匯，并且更新單元測試代碼。
3. 讓你的掃描器能夠識別任意大小寫的詞匯。更新你的單元測試。
4. 找出另外一種轉(zhuǎn)換為數(shù)字的方法。
5. 我的解決方案用了 37 行代碼，你的是更長還是更短呢？

常見問題

Q: 為什么我一直有這個報錯ImportErrors？

導(dǎo)入異常通常有以下幾點原因：1，在你的模塊（modules）目錄下沒有生成__init__.py文件；2，你在錯誤的目錄下啟動服務(wù)；3，你導(dǎo)入的模塊有拼寫錯誤；4，你的PYTHONPATH沒有設(shè)置成.。

Q: try-except和if-else有什么區(qū)別？

try-expect是用來處理模塊拋出的異常，永遠(yuǎn)都不能用if-else代替。

Q: 有沒有辦法能實現(xiàn)在等待用戶輸入的時候，游戲也一樣運行

我假設(shè)一種情況，你想實現(xiàn)用戶在反應(yīng)不夠快的情況下會遭到怪物的攻擊，這是可能的，但是它涉及的模塊和技術(shù)是本書范圍之外的。