简易AI聊天机器人
最近我自己搞了个简单的聊天机器人（类似淘宝机器客服一般的），他可以帮你查询疫情的最新消息、汇报天气情况、给你讲笑话、陪你聊天等一些基本的功能。下面就来介绍一下它。
一、制作流程
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制作思路
要做一个聊天机器人那么首先你要有一个聊天的界面，设计这个聊天界面，让它尽量好看，符合你的想法就好。然后就要想一下这个聊天界面需要什么内容：a.图标，我们打开这个页面左上方应该要有一个小图标。b.要有显示聊天记录的地方。c.要有一个输入框。d.要有一个发送的按钮。再其次是设计这个聊天机器人及其功能。 -
再次完善
a.聊天页面：这里就看自己的设计了，我自己设计的比较一般般，效果就会在最后给大家展示。
b.界面的内容：在聊天记录的那一栏，我们要知道是谁发的消息，所以我选择了使用头像这样子来表现。然后就是在发送按钮上面，我设计了一个功能，当你鼠标放在上面的时候可以显示出 “点击发送” 的字样
c.聊天机器人：我是打算接入一个百度unit平台的API，借助百度来使我的机器人更加智能化。当然也有一些部分的应答打算我自己来写函数。 -
程序框架
Created with Raphaël 2.2.0 开始 窗口绘制 机器人启动 等待输入信息 机器人作出应答 是否点击退出按钮？ 结束 yes no yes no
二、代码分析
要使用的库：
import json
import sys
import requests
from PyQt5 import QtWidgets, QtGui
from PyQt5.QtCore import QSize
from PyQt5.QtGui import QIcon
from PyQt5.QtWidgets import *
以下是主函数的部分
# 实例化一个应用对象
app = QtWidgets.QApplication(sys.argv)
先建立一个应用对象app
# 实例化聊天窗
win = ChatBox()
win.show()
sys.exit(app.exec_())
然后我们创建了一个窗口类ChatBox（具体这个类如何写的后面会有介绍，这边先这样子说），建立了一个对象win。利用show函数把这个窗口显示出来。然后因为要实现这个窗口的关闭所以要用sys库中的exit函数。
以下是函数封装部分讲解
ChatBox（建立的python类）
class ChatBox(QWidget):
这是一个子类，父类是QWidget。
def __init__(self):
# 初始化父类构造函数
# super会找到ChatBox继承的父类QWindegt， 去实例化父类的构造函数
super(ChatBox, self).__init__()
# 绘制界面方法
# 初始化界面
self.AI_robot = Chat_robot()
self.initUI()
super(ChatBox, self).init()这句的意思是：super会找到ChatBox继承的父类QWindegt， 去实例化父类的构造函数。self.AI_robot = Chat_robot()这里我实例化了一个AI机器人，Chat_robot也是一个类。self.initUI()这是初始化窗口的函数。
下面是initUI()函数的内部组成
self.setWindowTitle("快来聊天啊！")
self.setGeometry(500, 100, 800, 700)
# 美化窗口+添加控件
# 窗口图标
self.icon = QtGui.QIcon()
self.icon.addPixmap(QtGui.QPixmap("picture.png"), # 图标路径
QtGui.QIcon.Normal,
QtGui.QIcon.Off)
self.setWindowIcon(self.icon)
我们先设置窗口的标题，然后就是设置窗口的位置和大小，然后我们用picture这张图做了一个图标（这里要注意这个图片要放在这个工程下）。
self.left_box = QWidget(self)
self.left_box.setGeometry(10, 10, 200, 680)
self.left_box.setStyleSheet("background-color: rgb(200, 200, 169)")
# 设置背景色
self.AI = QLabel("专属机器人在线中", self)
self.AI.setGeometry(11, 11, 200, 120)
self.AI.setStyleSheet("background-color: rgb(0, 245, 255); color: black; font-size:22px")
我设计了一个边框，位置大概是在左边区域（setGeometry这个函数是确定位置的，后面的也是如此。），里面我就做了简单的一个背景色设置和一个标签“专属机器人在线中”以及标签的背景颜色和字的颜色、大小。
self.chatBox = QListWidget(self)
# 设置位置
self.chatBox.setGeometry(210, 10, 590, 600)
# 设置样式
self.chatBox.setStyleSheet("background-image: url(background.png);border:2px solid #c4c4c4; font-size:30px")
# 设置图标大小
self.chatBox.setIconSize(QSize(40, 40))
我这里绘制了一个聊天窗口，显示聊天内容的地方，setIconSize这个函数是设置说话的人的头像大小，我这里还用background这张图片做了个背景图。
self.char_input = QLineEdit(self)
self.char_input.setGeometry(210, 615, 480, 80)
self.char_input.setStyleSheet("color:black; font-size:30px; border: 10px solid #f4f4f4;"
"background-color: rgb(255, 255, 255);")
这个是发送消息的部分，设置了位置，字的颜色大小，待发消息框的背景色。
self.submit = QPushButton('发送', self) # 按钮显示的文字
self.submit.setToolTip('点击发送') # 当鼠标放上去后显示的内容
self.submit.setGeometry(695, 615, 100, 80) # 位置
self.submit.setStyleSheet("color:black; font-size:20px; font-weight:bold; border-radius:2;"
"background-color: rgb(131, 175, 155);")
这是发送按钮的设计，包括了按钮上面的文字，位置，字体的颜色，大小，背景色。
item = QListWidgetItem(QIcon("AI_robot.png"), "你好！有什么可以为你服务的？", self.chatBox)
self.submit.clicked.connect(self.send_message) # 信号与槽的连接
第一句代码是，当你启动程序的时候这个机器人会自动的说一句“你好！有什么可以为你服务的？”。QIcon(“AI_robot.png”)这个是设置机器人的头像。self.chatBox这个是说，显示在chatBox这一部分（即聊天记录框）。后面一句代码是说当你点击这个按钮是程序的反应，反应函数是send_message。
对send_message这个函数的讲解：
def send_message(self):
# 用户输出什么信息
content = self.char_input.text()
if len(content) == 0:
return # 函数终结
# 把输入的信息显示在聊天区
item = QListWidgetItem(QIcon("USER.png"), content, self.chatBox)
# 清空输入框
self.char_input.clear()
我们先从待发消息去获取你要发的消息给content。当然如果是空消息就发不出去了，所以会有个判断。然后就是把这个消息放在聊天区中，同时显示头像，并清除待发消息区的消息。
robot_reply = self.AI_robot.get_reply(content)
我同过AI_robot这个对象里面的get_reply函数来得到机器人的回答。robot_reply 就是机器人要回答的内容部分。
# 当询问天气等缺少地点元素的时候
global connect_flag, word_flag
if connect_flag:
content = content + connect_word # 连接两个字符串
robot_reply = self.AI_robot.get_reply(content)
connect_flag = False
这里做的处理是说，当我们问“天气如何”时机器人会回答一个“你要问的是哪里的天气呢”，那么我就要将这两次的消息进行拼接，在发给机器人，不然机器人没办法做到将这两次的消息连接起来，他只会当成一个问题来回答。connect_flag这是一个标志位，当有连接的时候是True，不需要时是False。
self.deal_message(robot_reply, content)
# 下面的函数是另外定义的，放在这里只是为了一次解释清楚罢了
def deal_message(self, robot_reply, content):
# 处理句子的连接
for index, item in enumerate(key_word):
if item in robot_reply:
global connect_flag
connect_flag = True
# 处理重复输入
global word_flag, connect_word
if word_flag == 0:
connect_word = content
if connect_word == content:
word_flag = word_flag + 1 # word_flag 记录出现的次数
else:
word_flag = 0
# 处理背景的改变
global bg_flag
for index, item in enumerate(weather):
if item in robot_reply:
bg_flag = index+1 # bg_flag 这是背景的选择，0~4，分别对应着不同的天气背景
break
else:
bg_flag = 0
这个函数是用来处理句子连接、重复输入以及背景的改变这三个功能的标志位，具体函数的处理在后面。哦对了，这里使用的标志位都是全局变量。
robot_reply = self.deal_reprtion(robot_reply) # 处理重复输入多次函数
# 下面的函数是另外定义的，放在这里只是为了一次解释清楚罢了
def deal_reprtion(self, robot_reply):
global word_flag
if word_flag == 2:
robot_reply = '这个问题我已经回答过了'
elif word_flag == 3:
robot_reply = '你是憨憨嘛？都说了回答了你还问，再问就不理你了。'
elif word_flag == 4:
robot_reply = '不理你了'
elif word_flag >= 5:
robot_reply = None
return robot_reply
当你重复输入同一个问题时，机器人就不会再回答你一边，而是会说你了
# 改变背景
self.change_background()
# 下面的函数是另外定义的，放在这里只是为了一次解释清楚罢了
def change_background(self):
global bg_flag
if bg_flag == 1:
self.chatBox.setStyleSheet("background-image: url(sunny.png);border:2px solid #c4c4c4; font-size:30px")
elif bg_flag == 2:
self.chatBox.setStyleSheet("background-image: url(foggy.png);border:2px solid #c4c4c4; font-size:30px")
elif bg_flag == 3:
self.chatBox.setStyleSheet("background-image: url(rainy.png);border:2px solid #c4c4c4; font-size:30px")
elif bg_flag == 4:
self.chatBox.setStyleSheet("background-image: url(cloudy.png);border:2px solid #c4c4c4; font-size:30px")
else:
self.chatBox.setStyleSheet("background-image: url(background.png);border:2px solid #c4c4c4; font-size:30px")
每一个标志位对应着一种天气背景，在信息处理函数时，会去遍历机器人回答的字符串，当有涉及到天气的因素时就会记录下来，同时会改变标志的值。效果展示，就像是那个询问天气的图片。
self.reply(robot_reply) # 消息的回复
# 下面的函数是另外定义的，放在这里只是为了一次解释清楚罢了
def reply(self, robot_reply):
if robot_reply is None:
return
if len(robot_reply) >= 16:
count = int(len(robot_reply)/16)
for i in range(0, count):
if i ==0:
res = robot_reply[16*i:(16*(i+1)-1)]
item = QListWidgetItem(QIcon("AI_robot.png"), res, self.chatBox)
else:
res = robot_reply[16*i-1:(16 * (i+1)-1)]
item = QListWidgetItem(res, self.chatBox)
if len(robot_reply)/16 > count:
res = robot_reply[16*count-1:]
item = QListWidgetItem(res, self.chatBox)
return
item = QListWidgetItem(QIcon("AI_robot.png"), robot_reply, self.chatBox)
消息的回复这个函数，我计算了一下它的长度，如果长度超过窗口长度则它会分行、多次输出，同时只有第一次输出的才会带头像。最后一句话是保证不超行的时候可以正常输出。开头的if robot_reply is None:判断是为了配合之前那个输入多次后不理你这个功能的。中间的就是用来处理字符长度的。
下面讲解机器人这个对象：
class Chat_robot:
def __init__(self):
self.AK = AK
self.SK = SK
self.access_token = self.get_access_token()
先建立一个机器人类。__init__这是一个构造函数，里面放的是这个机器人的属性。因为我们的机器人是用百度unit平台的机器人，所以这里要调用人家的API，AK,SK对应这API Key 和 Secret Key 。access_token 对应这token，具体怎么获取百度unit平台的token，参考百度的文档获取access_token。当然这里我也会介绍python获取token的方法。
def get_access_token(self):
host = 'https://aip.baidubce.com/oauth/2.0/token?grant_type=client_credentials&client_id=' +\
self.AK + '&client_secret=' + self.SK
response = requests.get(host).json()
return response['access_token']
上面的函数就是python获取token带的方式。要详细了解里面的参数的意义，要通读上面的文档。
def get_reply(self, user_input):
post_data = json.dumps({
"log_id": "UNITTEST_10000",
"version": "2.0",
"service_id": "S29968",
"session_id": "",
"request": {
"query": user_input,
"user_id": "8888",
},
"dialog_state": {
"contexts": {
"SYS_REMEMBERED_SKILLS": ["1028652"]
}
}
})
# json.dumps() 用于将dict类型的数据转成str，因为如果直接将dict类型的数据写入json文件中会发生报错，因此在将数据写入时需要用到该函数
url = 'https://aip.baidubce.com/rpc/2.0/unit/service/chat?access_token=' + self.access_token
headers = {'content-type': 'application/x-www-form-urlencoded'}
response = requests.post(url, data=post_data, headers=headers).json()
if response:
return response['result']['response_list'][0]['action_list'][0]['say']
上面这个函数是，用来得到机器人的回答内容的。这里要注意的是，我们在API文档中他的post_data 这个数据是采用字符串的形式写的，我们在python中没办法识别它，所以我们要用上面的这个dumps函数写入json文件之中。
三、整体代码展示
import json
import sys
import requests
from PyQt5 import QtWidgets, QtGui
from PyQt5.QtCore import QSize
from PyQt5.QtGui import QIcon
from PyQt5.QtWidgets import *
# 表示从PyQt5的QtWidgets中引用全部函数（*表示全部）
# 1.应答核心--in判断成员是否在list中
# 2. 百度unitAPI接进来
# 常量
AK = 'LNsYReyUKb9idkO9OHHnanm0'
SK = '28iTb65vBPmSR05vyNU6pnYjIa739KP7'
key_word = ('你要找', '你要查')
weather = ('晴', '雾', '雨', '阴')
connect_flag = False
connect_word = '初始化'
word_flag = 0
bg_flag = 0
# 继承
class ChatBox(QWidget):
def __init__(self):
# 初始化父类构造函数
# super会找到ChatBox继承的父类QWindegt， 去实例化父类的构造函数
super(ChatBox, self).__init__()
# 绘制界面方法
# 初始化界面
self.AI_robot = Chat_robot()
self.initUI()
def initUI(self):
self.setWindowTitle("快来聊天啊！")
self.setGeometry(500, 100, 800, 700)
# 美化窗口+添加控件
# 窗口图标
self.icon = QtGui.QIcon()
self.icon.addPixmap(QtGui.QPixmap("picture.png"), # 图标路径
QtGui.QIcon.Normal,
QtGui.QIcon.Off)
self.setWindowIcon(self.icon)
# 左侧栏
self.left_box = QWidget(self)
self.left_box.setGeometry(10, 10, 200, 680)
self.left_box.setStyleSheet("background-color: rgb(200, 200, 169)") # 设置背景色
self.AI = QLabel("专属机器人在线中", self)
self.AI.setGeometry(11, 11, 200, 120)
self.AI.setStyleSheet("background-color: rgb(0, 245, 255); color: black; font-size:22px")
# 右上方聊天区
self.chatBox = QListWidget(self)
# 设置位置
self.chatBox.setGeometry(210, 10, 590, 600)
# 设置样式
self.chatBox.setStyleSheet("background-image: url(background.png);border:2px solid #c4c4c4; font-size:30px")
# 设置图标大小
self.chatBox.setIconSize(QSize(40, 40))
# 右下方内容准备
self.char_input = QLineEdit(self)
self.char_input.setGeometry(210, 615, 480, 80)
self.char_input.setStyleSheet("color:black; font-size:30px; border: 10px solid #f4f4f4; "
"background-color: rgb(255, 255, 255);")
# 发送按钮
self.submit = QPushButton('发送', self)
self.submit.setToolTip('点击发送') # 当鼠标放上去后显示的内容
self.submit.setGeometry(695, 615, 100, 80)
self.submit.setStyleSheet("color:black; font-size:20px; font-weight:bold; border-radius:2;"
"background-color: rgb(131, 175, 155);")
# 点击发送按钮，发送消息
item = QListWidgetItem(QIcon("AI_robot.png"), "你好！有什么可以为你服务的？", self.chatBox)
self.submit.clicked.connect(self.send_message) # 信号与槽的连接
def send_message(self):
# 用户输出什么信息
content = self.char_input.text()
if len(content) == 0:
return # 函数终结
# 把输入的信息显示在聊天区
item = QListWidgetItem(QIcon("USER.png"), content, self.chatBox)
# 清空输入框
self.char_input.clear()
robot_reply = self.AI_robot.get_reply(content)
# 当询问天气等缺少地点元素的时候
global connect_flag, word_flag
if connect_flag:
content = content + connect_word
robot_reply = self.AI_robot.get_reply(content)
connect_flag = False
self.deal_message(robot_reply, content)
#
# 下面这个是处理重复输入多次函数
robot_reply = self.deal_reprtion(robot_reply)
# 改变背景
self.change_background()
self.reply(robot_reply)
# 消息回复
def reply(self, robot_reply):
if robot_reply is None:
return
if len(robot_reply) >= 16:
count = int(len(robot_reply)/16)
for i in range(0, count):
if i ==0:
res = robot_reply[16*i:(16*(i+1)-1)]
item = QListWidgetItem(QIcon("AI_robot.png"), res, self.chatBox)
else:
res = robot_reply[16*i-1:(16 * (i+1)-1)]
item = QListWidgetItem(res, self.chatBox)
if len(robot_reply)/16 > count:
res = robot_reply[16*count-1:]
item = QListWidgetItem(res, self.chatBox)
return
item = QListWidgetItem(QIcon("AI_robot.png"), robot_reply, self.chatBox)
def deal_message(self, robot_reply, content):
# 处理句子的连接
for index, item in enumerate(key_word):
if item in robot_reply:
global connect_flag
connect_flag = True
# 处理重复输入
global word_flag, connect_word
if word_flag == 0:
connect_word = content
if connect_word == content:
word_flag = word_flag + 1
else:
word_flag = 0
# 处理背景的改变
global bg_flag
for index, item in enumerate(weather):
if item in robot_reply:
bg_flag = index+1
break
else:
bg_flag = 0
def deal_reprtion(self, robot_reply):
global word_flag
if word_flag == 2:
robot_reply = '这个问题我已经回答过了'
elif word_flag == 3:
robot_reply = '你是憨憨嘛？都说了回答了你还问，再问就不理你了。'
elif word_flag == 4:
robot_reply = '不理你了'
elif word_flag >= 5:
robot_reply = None
return robot_reply
def change_background(self):
global bg_flag
if bg_flag == 1:
self.chatBox.setStyleSheet("background-image: url(sunny.png);border:2px solid #c4c4c4; font-size:30px")
elif bg_flag == 2:
self.chatBox.setStyleSheet("background-image: url(foggy.png);border:2px solid #c4c4c4; font-size:30px")
elif bg_flag == 3:
self.chatBox.setStyleSheet("background-image: url(rainy.png);border:2px solid #c4c4c4; font-size:30px")
elif bg_flag == 4:
self.chatBox.setStyleSheet("background-image: url(cloudy.png);border:2px solid #c4c4c4; font-size:30px")
else:
self.chatBox.setStyleSheet("background-image: url(background.png);border:2px solid #c4c4c4; font-size:30px")
class Chat_robot:
def __init__(self):
self.AK = AK
self.SK = SK
self.access_token = self.get_access_token()
def get_access_token(self):
host = 'https://aip.baidubce.com/oauth/2.0/token?grant_type=client_credentials&client_id=' +\
self.AK + '&client_secret=' + self.SK
response = requests.get(host).json()
return response['access_token']
def get_reply(self, user_input):
post_data = json.dumps({
"log_id": "UNITTEST_10000",
"version": "2.0",
"service_id": "S29968",
"session_id": "",
"request": {
"query": user_input,
"user_id": "8888",
},
"dialog_state": {
"contexts": {
"SYS_REMEMBERED_SKILLS": ["1028652"]
}
}
})
# json.dumps() 用于将dict类型的数据转成str，因为如果直接将dict类型的数据写入json文件中会发生报错，因此在将数据写入时需要用到该函数
# access_token = '24.f9fe0457a175ef9f5255cbad68d8814a.2592000.1592477609.282335-19952337'
url = 'https://aip.baidubce.com/rpc/2.0/unit/service/chat?access_token=' + self.access_token
headers = {'content-type': 'application/x-www-form-urlencoded'}
response = requests.post(url, data=post_data, headers=headers).json()
if response:
return response['result']['response_list'][0]['action_list'][0]['say']
# 控件 位置 样式
# 程序的主入口会有main函数
# python把每一个py脚本看成模块，可以单独运行
if __name__ == "__main__":
# 实例化一个应用对象
app = QtWidgets.QApplication(sys.argv)
# 实例化聊天窗
win = ChatBox()
win.show()
sys.exit(app.exec_())
四、不足之处
这个项目还有很多待改进之处，下面就来说说：
- 在拼接字符串的那个功能的时候，你会发现它单纯的拼接，不能做到比较智能化，就是把你输入的这两句话组合成一句比较通顺的话。
- 在处理消息很长分段时，你会发现每一行并不是满的，有时候会出现上面一行很短，下面一行是长的。
- 背景的变化，这里识别多个的天气关键词的时候（例如阴雨天气）他会默认跑出天气标志位比较大的那个对应的图片，可以考虑完善一下天气的关键词和图片。
- 界面可以在变的美观一些。
- 可以利用PyQt5这个库设计更多的功能
五、收获
通过这次的小项目，让我更加熟练的掌握了python的用法和基础语法以及利用类去封装函数，还学会了如何去读API文档，以及对API的调用。更加的我还认识到了PyQt5这个库。