笨办法学Python 习题 48.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,'north'),

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ('direction','south'),'east')])

def test_verbs():

? ? assert_equal(lexicon.scan("go"),[('verb','go')])

? ? result = lexicon.scan("go kill eat")

? ? assert_equal(result,'go'),

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ('verb','kill'),'eat')])

def test_stops():

? ? assert_equal(lexicon.scan("the"),[('stop','the')])

? ? result = lexicon.scan("the in of")

? ? assert_equal(result,'the'),

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ('stop','in'),'of')])

def test_nouns():

? ? assert_equal(lexicon.scan("bear"),[('noun','bear')])

? ? result = lexicon.scan("bear princess")

? ? assert_equal(result,'bear'),

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ('noun','princess')])

def test_numbers():

? ? assert_equal(lexicon.scan("1234"),[('number',1234)])

? ? result = lexicon.scan("3 91234")

? ? assert_equal(result,3),

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ('number',91234)])

def test_errors():

? ? assert_equal(lexicon.scan("ASDFADFASDF"),[('error','ASDFADFASDF')])

? ? result = lexicon.scan("bear IAS princess")

? ? assert_equal(result,

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ('error','IAS'),'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。

（编辑：李大同）

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