# 練習48.更復雜的用戶輸入 在以前的游戲中，你只是設置一些簡單的預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該是可以的，而你的游戲要識別出它們的意思。為了達到這個目的，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. > - 數字: 由 0-9 構成的數字。 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，不過這招在相當一段時間內都不會有問題。 ## 詞匯元組 一旦我們知道了如何將句子轉化成詞匯列表，剩下的就是逐一檢查這些詞匯，看它們是什么類型。為了達到這個目的，我們將用到一個非常好使的 Python 數據結構，叫做”元組(tuple)”。元組其實就是一個不能修改的列表。創建它的方法和創建列表差不多，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] ~~~ 這樣我們就創建了一個(TYPE,WORD)組，讓你識別出單詞，并且對它執行指令。 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做參數，然后返回由多個 (TOKEN, WORD) 組成的一個列表，這個列表實現類似句子的功能。如果一個單詞不在預定的詞匯表中，那它返回時 WORD 應該還在，但 TOKEN 應該設置成一個專門的錯誤標記。這個錯誤標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。 ## 異常和數字 有一件小事情我會先幫幫你，那就是數字轉換。為了做到這一點，我們會作一點弊，使用“異常(exceptions)”來做。“異常”指的是你運行某個函數時得到的錯誤。你的函數在碰到錯誤時，就會“拋出(raise)”一個“異常”，然后你就要去處理(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()`函數拋出的一個異常。因為你給`int()` 的參數不是一個數字。`int()`函數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值，所以很難做到這一點。它不能返回 -1，因為這也是一個數字。`int()`沒有糾結在它“究竟應該返回什么”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`的區段里，再將出錯后要運行的代碼放到 `except`區段里。在這里，我們要試著調用`int()` 去處理某個可能是數字的東西，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，你應該使用這個函數來測試某個東西是不是數字。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 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，你可以看看下面的流程： > 1. 創建一小部分我給你的測試代碼 > 1. 確保它運行失敗,你知道測試實際上是確認功能的工作原理。 > 1. 到你的源代碼文件`lexicon.py`中，寫出能使測試代碼通過的代碼 > 1. 重復以上工作直到你實現測試中的所有點 當你做到3的時候，和其他編寫代碼的方法相結合也是很好的方法： > 1. 編寫你需要的函數或類的基本框架 > 1. 添加注釋，解釋說明這個函數是如何運行的 > 1. 按照描述中的注釋寫代碼 > 1. 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某些功能，但是會用自己的語言來描述這個功能的時候。 結合“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 > 1. 寫出測試要用的函數、方法、類的基本結構 > 1. 用自己的語言填充這些框架，解釋它們的功能 > 1. 用代碼替換注釋，直到測試代碼運行通過 > 1. 重復 在這節練習中，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47中做的一樣。然后你需要創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入（import），并保證它正常運行 > 1. 創建第一個測試用例`test_directions`的空版本，并保證它正常運行 > 1. 寫出測試用例`test_directions`的第一行，保證它運行失敗 > 1. 到`lexicon.py`文件，創建一個空的`scan`方法 > 1. 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 > 1. 為`scan`寫出偽代碼注釋，用來說明`scan`如何通過`test_directions`測試 > 1. 寫出與注釋相匹配的代碼，保證`test_directions`測試通過 > 1. 回到方法`test_directions`，寫完剩下的行 > 1. 回到`lexicon.py`中的`scan`方法，補全代碼直到`test_directions`測試通過 > 1. 這樣，當你的第一個測試通過，你移動到下一個測試重復以上步驟。 只要你堅持在每次執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。 > 1. 向語匯列表添加更多的語匯，并且更新單元測試代碼。 > 1. 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。 > 1. 找出另外一種轉換為數字的方法。 > 1. 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；3，你導入的模塊有拼寫錯誤；4，你的`PYTHONPATH`沒有設置成`.`。 ### Q: `try-except`和`if-else`有什么區別？ > `try-expect`是用來處理模塊拋出的異常，永遠都不能用`if-else`代替。 ### Q: 有沒有辦法能實現在等待用戶輸入的時候，游戲也一樣運行 > 我假設一種情況，你想實現用戶在反應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是本書范圍之外的。