Python人工智能實戰(zhàn)之對話機器人的實現(xiàn)
背景

當(dāng)我慢慢的開在高速公路上,寬敞的馬路非常的擁擠!這時候我喜歡讓百度導(dǎo)航的小度給我講笑話,但她有點弱,每次只能講一個。
百度號稱要發(fā)力人工智能,成為國內(nèi)人工智能的領(lǐng)軍企業(yè)。但從小度的智商和理解能力上,我對此非常懷疑。
所以我們干脆用Python來開發(fā)一個可以講笑話的機器人,可以自由定制功能,想講幾個笑話就講幾個笑話。
用到的技術(shù)
本文用到以下技術(shù):
爬蟲 - 抓取笑話
數(shù)據(jù)庫 - 用sqlite保存笑話
面向?qū)ο?- 封裝joke對象
模塊 - 代碼分模塊放在多個文件中
語音識別 - 識別用戶輸入的語音,把笑話轉(zhuǎn)換成語音
GUI - 開發(fā)簡單的用戶界面
打包 - 把程序打包成可執(zhí)行文件
主要流程

代碼模塊
為了代碼結(jié)構(gòu)清晰,方便維護,我們把代碼放到了多個py文件中,每個文件各司其職。
本程序共包括一下幾個代碼模塊:
joke.py - 笑話對象,被多個模塊共用
joke_crawler.py - 笑話爬蟲
joke_db.py - 處理數(shù)據(jù)庫相關(guān),保存笑話,查詢笑話等
joke_ui.py - 用戶界面模塊
joke_audio.py - 處理和語音相關(guān)的任務(wù) 和2個非代碼結(jié)構(gòu):
joke_audio - 存放語音文件的文件夾
jokeDB.db - sqlite3數(shù)據(jù)庫文件

現(xiàn)在開始寫代碼,請先創(chuàng)建一個文件夾,建議取名為myjoke。后面所有的代碼都在這個文件夾中。
Joke對象
我們使用面向?qū)ο蟮木幊趟枷耄瑒?chuàng)建一個叫做Joke的類,來表示一個笑話。
用了Joke類,代碼更清晰,數(shù)據(jù)傳輸也更方便。Joke類會被所有其他的模塊用到。
創(chuàng)建一個名為joke.py的文件
代碼如下:
class Joke:
? ? '''
? ? 表示一個笑話。
? ? 其中title是笑話標題,detail是笑話內(nèi)容
? ? url是笑話的采集網(wǎng)址,通過url判定笑話是否重復(fù),防止保存重復(fù)笑話
? ? id是數(shù)據(jù)庫生成的唯一標識符,剛剛采集下來的笑話是沒有id的,所以id可以為空
? ? '''
? ? def __init__(self, title, detail, url, id=None):
? ? ? ? self.title = title
? ? ? ? self.detail = detail
? ? ? ? self.url = url
? ? ? ? self.id = id
? ? def __str__(self):
? ? ? ? '''
? ? ? ? 有了這個方法,print(joke)會把笑話打印成下面格式的字符串,否則只會打印對象的內(nèi)存地址
? ? ? ? '''
? ? ? ? return f'{id}-{title}\n{detail}\n{url}'這個類中只有兩個魔術(shù)方法,一個是構(gòu)造函數(shù)__init__,一個是__str__。
爬蟲抓取笑話
分析網(wǎng)頁結(jié)構(gòu)
我們要抓取的網(wǎng)址是這個:http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/1.html 我們要抓的數(shù)據(jù)點有三個:

在谷歌瀏覽器中,右鍵點擊檢查,就可以在下面看到網(wǎng)頁的代碼結(jié)構(gòu):

1.用鼠標點擊1的按鈕
2.然后把鼠標移到2的地方
3.就可以看到成功這兩個字在網(wǎng)頁中的結(jié)構(gòu)。
通過分析這個結(jié)構(gòu),我們可以得出:成功這兩個字是在一個h1結(jié)構(gòu)內(nèi),這個h1的class是article-title,因為可以使用這個特征提取其中的內(nèi)容(示例代碼):
title = html.select_one('h1.article-title').getText()
用同樣的方法可以分析出笑話內(nèi)容和下一頁URL的特征。
分析網(wǎng)頁結(jié)構(gòu)需要基本的HTML和CSS的知識,如果完全不懂,可以先直接模仿我的代碼,然后再慢慢理解相關(guān)知識。
代碼實現(xiàn)
現(xiàn)在來看完整的代碼。
新建一個名為joke_crawler.py的文件。
import requests
import bs4
import time
import random
#先注釋掉數(shù)據(jù)庫相關(guān)的代碼,后面需要反注釋回來
#import joke_db
from joke import Joke
#起始URL
url = 'http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/1.html'
#網(wǎng)站的域名地址,用來拼接完整地址
host = 'http://xiaohua.zol.com.cn'
def craw_joke(url):
'''
抓取指定的URL,返回一個Joke對象,和下一個要抓取的URL
如果抓取失敗,返回None, None
必須設(shè)置User-Agent header,否則容易被封
'''
print(f'正在抓?。簕url}')
headers = {
'User-Agent': 'Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_7) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/87.0.4280.88 Safari/537.36'
}
html = requests.get(url, headers=headers).text
soup = bs4.BeautifulSoup(html, 'lxml')
try:
#分別使用css選擇器提取title, detail和next_url
title = soup.select_one('h1.article-title').getText()
detail = soup.select_one('div.article-text').getText().strip()
next_url = soup.select_one('span.next > a')['href']
return Joke(title, detail, url), next_url
except Exception as e:
print('出錯了:', e)
print(html)
return None, None
# 抓取笑話,以學(xué)習(xí)為目的,建議不要抓取太多,本例子只抓取了10個
count = 0
for i in range(0, 10):
joke, next_url = craw_joke(url)
if joke:
#先注釋掉數(shù)據(jù)庫相關(guān)的代碼,后面需要反注釋回來
#joke_db.save(joke)
print(joke)
url = host + next_url
print('歇一會兒再抓!')
time.sleep(random.randint(1, 5))
print('抓完收工!')
代碼中已經(jīng)添加了一些注釋,有基礎(chǔ)的應(yīng)該可以看懂。
有兩個點要注意:
1.在craw_joke函數(shù)中,必須添加User-Agent的header,否則會很快被封鎖。
2.代碼中注釋掉了和數(shù)據(jù)庫相關(guān)的代碼,現(xiàn)在只是把笑話打印出來。寫好了數(shù)據(jù)庫模塊,要把相關(guān)代碼反注釋回來。
3.抓取的中間有隨機1到5秒的停頓,一個防止被封鎖,二是出于文明禮貌,不要給服務(wù)器帶來太大壓力。
保存到sqlite數(shù)據(jù)庫
抓來的笑話可以保存到文件中,但是用文件存儲不方便檢索,也不方便判斷笑話是否重復(fù)等。
所以更好的方法是把笑話保存到數(shù)據(jù)庫,這里選擇sqlite做數(shù)據(jù)庫。原因如下:
1.sqlite是文件數(shù)據(jù)庫,不需要安裝額外的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器
2.python默認支持sqlite數(shù)據(jù)庫,不需要任何額外的安裝和配置
但如果你想把世界上所有的笑話都抓下來,數(shù)據(jù)量很大,那建議使用更正式的數(shù)據(jù)庫,比如MySQL.
新建一個名為joke_db.py的文件
代碼如下:
import sqlite3
from joke import Joke
def setup():
'''
創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和創(chuàng)建表,如果已經(jīng)存在了不會重復(fù)創(chuàng)建
'''
con = sqlite3.connect('jokeDB.db')
with con:
con.execute('''CREATE TABLE IF NOT EXISTS jokes
(id INTEGER PRIMARY KEY,
title varchar(256) NOT NULL,
detail varchar(1024) NOT NULL,
url varchar(1024) NOT NULL)''')
def save(joke):
'''
把笑話保存到數(shù)據(jù)庫
根據(jù)url判斷是否已經(jīng)有這個笑話了,如果有了就不再保存
'''
con = sqlite3.connect('jokeDB.db')
with con:
cur = con.cursor()
cur.execute(
'SELECT * FROM jokes WHERE (url = ?)', [(joke.url)])
has_joke = cur.fetchone()
if has_joke:
print('重復(fù)了,不再插入')
else:
con.execute('INSERT INTO jokes(title, detail, url) VALUES (?,?,?)', (joke.title, joke.detail, joke.url))
print('笑話保存成功')
def get_jokes():
'''
返回所有的笑話列表
'''
print('loading jokes...')
con = sqlite3.connect('jokeDB.db')
jokes = []
with con:
for row in con.execute('SELECT * FROM jokes'):
joke = Joke(row[1], row[2], row[3], row[0])
jokes.append(joke)
return jokes
# 調(diào)用最上面的代碼
setup()
# 測試代碼,本模塊被別的模塊引入的時候,不會執(zhí)行下面的代碼
if __name__ == '__main__':
save(Joke('笑話Test', '笑話內(nèi)容test', 'https://www.joke.com/1.html'))
save(Joke('笑話Test2', '笑話內(nèi)容test', 'https://www.joke.com/2.html'))
print('========打印一下所有的笑話======')
for joke in get_jokes():
print(joke)
print()
代碼已經(jīng)添加了比較多的注釋,請先看代碼。這里額外的補充:
1.要使用sqlite,需要引入sqlite3模塊
2.使用sqlite要先用connect()方法獲得鏈接,然后調(diào)用execute()方法執(zhí)行SQL語句。
運行上面的代碼,就可以發(fā)現(xiàn)文件夾下多了一個名為jokeDB.db的文件,這是程序自動創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫文件,笑話就保存在里面。下面里面只有兩個測試的笑話:
> python joke_db.py 笑話保存成功 笑話保存成功 ========打印一下所有的笑話====== loading jokes... 1-笑話Test 笑話內(nèi)容test https://www.joke.com/1.html 2-笑話Test2 笑話內(nèi)容test https://www.joke.com/2.html
這一部分需要一定的數(shù)據(jù)庫知識,不過你也可以比這葫蘆畫瓢,先把功能做出來,再加強相關(guān)知識。
抓取笑話并保存到數(shù)據(jù)庫
現(xiàn)在回到j(luò)oke_crawler.py中,去掉關(guān)于joke_db的注釋代碼
第1處在文件開頭:
#先注釋掉數(shù)據(jù)庫相關(guān)的代碼,后面需要反注釋回來 #import joke_db
第2處在文件的最下面:
for i in range(0, 10):
joke, next_url = craw_joke(url)
if joke:
#先注釋掉數(shù)據(jù)庫相關(guān)的代碼,后面需要反注釋回來
#joke_db.save(joke)
print(joke)
url = host + next_url
print('歇一會兒再抓!')
time.sleep(random.randint(1, 5))
print('抓完收工!')
去掉注釋后,再次運行joke_crawler.py,就會把笑話保存在數(shù)據(jù)庫中。
為了驗證是否保存成功了,可以去運行joke_db.py,因為這個文件最后會打印出所有的笑話:
========打印一下所有的笑話====== loading jokes... 1-笑話Test 笑話內(nèi)容test https://www.joke.com/1.html 2-笑話Test2 笑話內(nèi)容test https://www.joke.com/2.html 3-成功 她:“因為別人都不同情你,我才做你的妻子?!彼骸澳憧偹愠晒α恕,F(xiàn)在每個人都因此同情我?!? http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/1.html 4-結(jié)婚以后 女:“為什么從前你對我百依百順,可結(jié)婚才三天,你就跟我吵了兩天的架?”男:“因為我的忍耐是有限度的?!? http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/2.html 5-我們的 燕爾新婚,新娘對新郎說:“今后咱們不興說‘我的'了,要說‘我們的'?!毙吕扇ハ丛?,良久不出,新娘問:“你在干什么哪?”“親愛的,我在刮我們的胡子呢?!? http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/3.html 6-杞人憂天 妻子患了重病,醫(yī)生宣告回天乏術(shù)。妻子即對丈夫說:“我現(xiàn)在希望你能夠發(fā)誓?!薄鞍l(fā)什么誓?!薄叭绻阍倩椋粶拾盐业囊路o你的新妻子穿。”丈夫恍然大悟道:“這個我可以發(fā)誓。說實話,你根本不必操心,因為我再也不想找像你這樣胖的太太了?!? http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/5.html 7-理由充分 法官:“離婚理由是什么?”新娘:“他打呼嚕?!狈ü伲骸敖Y(jié)婚多長時間了?”新娘:“三天。”法官:“離婚理由充分,結(jié)婚三天還不是打呼嚕的時候?!? http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/6.html 8-聰明丈夫 某夫婦當(dāng)街而過,一只鴿子飛過天空,一泡鴿糞不偏不倚正巧落在太太肩上,太太急了,忙叫丈夫拿紙。丈夫抬頭,見鴿子不講衛(wèi)生,到處拉屎,卻不知妻子叫他拿紙干嘛,說:“叫我有啥辦法,追上前去給它擦屁股呀! ” http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/8.html 9-事故與災(zāi)難 一位夫人問她的丈夫:“親愛的,你能告訴我‘事故'與‘災(zāi)難'這兩個詞之間有什么區(qū)別嗎?”“這很簡單。”丈夫認真地回答說,“譬如你失足落水,這就叫‘事故';如果人家又把你當(dāng)魚釣上來,這就是‘災(zāi)難'了?!? http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/13.html 10-吵架的結(jié)果 夫妻吵架了。當(dāng)丈夫下班回到家里,他發(fā)現(xiàn)妻子不在家。只在桌上留了一個條子,上面寫道:“午飯在《烹調(diào)大全》第215頁;晚飯在317頁?!? http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/14.html 11-保險之險 太太不懂保險的道理,認為繳保險費是浪費,先生連忙解釋說:“保險是為了你和孩子,萬一我死了;你們也有個保障呀! ”太太反駁說:“要是你不死呢?” http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/16.html 12-補不足 妻:“我曉得,你與我結(jié)婚,是因為我有錢?!狈颍骸安皇牵且驗槲覜]有錢?!? http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/17.html
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