Python人工智能實(shí)戰(zhàn)之對話機(jī)器人的實(shí)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(shí)候我喜歡讓百度導(dǎo)航的小度給我講笑話,但她有點(diǎn)弱,每次只能講一個(gè)。
百度號(hào)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(gè)可以講笑話的機(jī)器人,可以自由定制功能,想講幾個(gè)笑話就講幾個(gè)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(gè)文件中
語音識(shí)別 - 識(shí)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(hù),我們把代碼放到了多個(gè)py文件中,每個(gè)文件各司其職。
本程序共包括一下幾個(gè)代碼模塊:
joke.py - 笑話對象,被多個(gè)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(gè)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(gè)文件夾,建議取名為myjoke。后面所有的代碼都在這個(gè)文件夾中。
Joke對象
我們使用面向?qū)ο蟮木幊趟枷?,?chuàng)建一個(gè)叫做Joke的類,來表示一個(gè)笑話。
用了Joke類,代碼更清晰,數(shù)據(jù)傳輸也更方便。Joke類會(huì)被所有其他的模塊用到。
創(chuàng)建一個(gè)名為joke.py的文件
代碼如下:
class Joke: ? ? ''' ? ? 表示一個(gè)笑話。 ? ? 其中title是笑話標(biāo)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(biāo)識(shí)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(gè)方法,print(joke)會(huì)把笑話打印成下面格式的字符串,否則只會(huì)打印對象的內(nèi)存地址 ? ? ? ? ''' ? ? ? ? return f'{id}-{title}\n{detail}\n{url}'
這個(gè)類中只有兩個(gè)魔術(shù)方法,一個(gè)是構(gòu)造函數(shù)__init__,一個(gè)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(gè):http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/1.html 我們要抓的數(shù)據(jù)點(diǎn)有三個(gè):
在谷歌瀏覽器中,右鍵點(diǎn)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(biāo)點(diǎn)擊1的按鈕
2.然后把鼠標(biāo)移到2的地方
3.就可以看到成功這兩個(gè)字在網(wǎng)頁中的結(jié)構(gòu)。
通過分析這個(gè)結(jié)構(gòu),我們可以得出:成功這兩個(gè)字是在一個(gè)h1結(jié)構(gòu)內(nèi),這個(gè)h1的class是article-title,因?yàn)榭梢允褂眠@個(gè)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(shí),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(shí)。
代碼實(shí)現(xiàn)
現(xiàn)在來看完整的代碼。
新建一個(gè)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(gè)Joke對象,和下一個(gè)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(cuò)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(gè) 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(huì)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(gè)點(diǎn)要注意:
1.在craw_joke函數(shù)中,必須添加User-Agent的header,否則會(huì)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(jī)1到5秒的停頓,一個(gè)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(chǔ)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(rèn)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(gè)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(huì)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(gè)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(shí)候,不會(huì)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(bǔ)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(yùn)行上面的代碼,就可以發(fā)現(xiàn)文件夾下多了一個(gè)名為jokeDB.db的文件,這是程序自動(dòng)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(gè)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(shí),不過你也可以比這葫蘆畫瓢,先把功能做出來,再加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)。
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(huì)兒再抓!') time.sleep(random.randint(1, 5)) print('抓完收工!')
去掉注釋后,再次運(yùn)行joke_crawler.py,就會(huì)把笑話保存在數(shù)據(jù)庫中。
為了驗(yàn)證是否保存成功了,可以去運(yùn)行joke_db.py,因?yàn)檫@個(gè)文件最后會(huì)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?yàn)閯e人都不同情你,我才做你的妻子。”他:“你總算成功了?,F(xiàn)在每個(gè)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?yàn)槲业娜棠褪怯邢薅鹊??!? 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'。”新郎去洗澡,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?,不準(zhǔn)把我的衣服給你的新妻子穿?!闭煞蚧腥淮笪虻溃骸斑@個(gè)我可以發(fā)誓。說實(shí)話,你根本不必操心,因?yàn)槲以僖膊幌胝蚁衲氵@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(shí)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(shí)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(gè)詞之間有什么區(qū)別嗎?”“這很簡單。”丈夫認(rèn)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(gè)條子,上面寫道:“午飯?jiān)凇杜胝{(diào)大全》第215頁;晚飯?jiān)?17頁?!? http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/14.html 11-保險(xiǎn)之險(xiǎn) 太太不懂保險(xiǎn)的道理,認(rèn)為繳保險(xiǎn)費(fèi)是浪費(fèi),先生連忙解釋說:“保險(xiǎn)是為了你和孩子,萬一我死了;你們也有個(gè)保障呀! ”太太反駁說:“要是你不死呢?” http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/16.html 12-補(bǔ)不足 妻:“我曉得,你與我結(jié)婚,是因?yàn)槲矣绣X?!狈颍骸安皇牵且?yàn)槲覜]有錢。” http://xiaohua.zol.com.cn/detail1/17.html
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