Python实例题：基于 Python 的简单聊天机器人

Python实例题

题目

基于 Python 的简单聊天机器人

要求：

• 使用 Python 构建一个聊天机器人，支持以下功能：
  • 基于规则的简单问答系统
  • 关键词匹配和意图识别
  • 上下文记忆功能
  • 支持多轮对话
  • 可扩展的知识库
• 使用tkinter构建图形用户界面。
• 实现至少 5 个不同领域的问答功能。

解题思路：

• 使用tkinter构建界面，包括消息显示区和输入框。
• 设计基于规则的问答引擎，使用关键词匹配和模式识别。
• 实现简单的上下文管理，支持多轮对话。

代码实现：

import tkinter as tk
from tkinter import ttk, scrolledtext
import re
import random
import time
from datetime import datetime

class ChatBot:
    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title("智能聊天机器人")
        self.root.geometry("600x700")
        
        # 对话历史
        self.chat_history = []
        
        # 上下文记忆
        self.context = {}
        
        # 知识库
        self.knowledge_base = self._load_knowledge_base()
        
        # 创建主界面
        self.create_main_window()
    
    def _load_knowledge_base(self):
        """加载知识库"""
        return {
            "问候": {
                "patterns": ["你好", "hi", "hello", "嗨", "早上好", "中午好", "晚上好"],
                "responses": ["你好！有什么我可以帮助你的吗？", "嗨，今天过得怎么样？", "你好呀！", "很高兴见到你！"]
            },
            "天气": {
                "patterns": ["天气", "下雨", "晴天", "温度", "多云"],
                "responses": ["我无法实时获取天气信息呢。你可以查看天气预报网站或应用程序。", "天气变化莫测，建议你出门前查看一下天气预报。"]
            },
            "时间": {
                "patterns": ["时间", "几点", "什么时候"],
                "responses": ["现在的时间是：{}", "当前时间为：{}"]
            },
            "姓名": {
                "patterns": ["你叫什么", "名字", "称呼"],
                "responses": ["我叫智能聊天机器人，你可以叫我小智。", "我是小智，很高兴认识你！"]
            },
            "爱好": {
                "patterns": ["喜欢", "爱好", "兴趣"],
                "responses": ["我喜欢和人聊天，了解各种知识！", "我的爱好是回答你的问题，有什么想聊的吗？"]
            },
            "功能": {
                "patterns": ["能做什么", "功能", "可以帮助", "用途"],
                "responses": ["我可以回答问题、提供信息、陪你聊天，还可以和你讨论各种话题！", "我是一个多功能聊天机器人，有什么需要我帮忙的吗？"]
            },
            "再见": {
                "patterns": ["再见", "拜拜", "bye", "下次见", "回头见"],
                "responses": ["再见！祝你有个愉快的一天！", "期待下次再聊，拜拜！", "bye~"]
            },
            "感谢": {
                "patterns": ["谢谢", "感谢", "感激", "谢谢啦"],
                "responses": ["不客气，随时为你服务！", "能帮到你我很开心！", "这是我应该做的！"]
            },
            "吃饭": {
                "patterns": ["吃什么", "推荐食物", "午餐", "晚餐", "早餐"],
                "responses": ["今天推荐你尝试一下意大利面，配上红酒和沙拉，非常美味！", "如果你喜欢中餐，可以试试宫保鸡丁和炒饭。", "寿司和刺身也是不错的选择哦！"]
            },
            "旅游": {
                "patterns": ["旅游", "去哪里玩", "推荐景点", "旅行"],
                "responses": ["如果你喜欢自然风光，可以考虑去黄山或张家界。", "历史爱好者可以去北京、西安等古都。", "喜欢海滨城市的话，三亚和厦门是不错的选择。"]
            },
            "学习": {
                "patterns": ["学习", "如何学习", "提高成绩", "读书"],
                "responses": ["制定合理的学习计划很重要，每天坚持学习一定时间。", "多做练习、总结归纳是提高学习效果的好方法。", "阅读是获取知识的有效途径，建议你多读书。"]
            }
        }
    
    def create_main_window(self):
        """创建主窗口"""
        # 创建顶部标题
        ttk.Label(self.root, text="智能聊天机器人", font=('SimHei', 16, 'bold')).pack(pady=10)
        
        # 创建聊天历史显示区域
        chat_frame = ttk.LabelFrame(self.root, text="聊天记录")
        chat_frame.pack(fill=tk.BOTH, expand=True, padx=10, pady=5)
        
        self.chat_display = scrolledtext.ScrolledText(chat_frame, wrap=tk.WORD, state=tk.DISABLED)
        self.chat_display.pack(fill=tk.BOTH, expand=True, padx=5, pady=5)
        
        # 创建输入区域
        input_frame = ttk.Frame(self.root)
        input_frame.pack(fill=tk.X, padx=10, pady=10)
        
        self.message_var = tk.StringVar()
        message_entry = ttk.Entry(input_frame, textvariable=self.message_var, width=50)
        message_entry.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.X, expand=True, padx=5)
        message_entry.bind("<Return>", self.send_message)
        
        ttk.Button(input_frame, text="发送", command=self.send_message).pack(side=tk.RIGHT, padx=5)
        
        # 创建状态栏
        self.status_var = tk.StringVar(value="就绪")
        ttk.Label(self.root, textvariable=self.status_var, relief=tk.SUNKEN, anchor=tk.W).pack(side=tk.BOTTOM, fill=tk.X)
        
        # 显示欢迎信息
        self._display_message("机器人", "你好！我是智能聊天机器人，有什么可以帮助你的吗？")
    
    def send_message(self, event=None):
        """发送消息"""
        message = self.message_var.get().strip()
        
        if not message:
            return
        
        # 显示用户消息
        self._display_message("你", message)
        
        # 清空输入框
        self.message_var.set("")
        
        # 更新状态栏
        self.status_var.set("思考中...")
        
        # 在单独的线程中生成回复
        threading.Thread(target=self._generate_response, args=(message,)).start()
    
    def _generate_response(self, message):
        """生成回复"""
        try:
            # 记录对话历史
            self.chat_history.append(("你", message))
            
            # 处理消息
            response = self._process_message(message)
            
            # 延迟显示，模拟思考
            time.sleep(0.5)
            
            # 显示回复
            self.root.after(0, lambda: self._display_message("机器人", response))
            
            # 更新状态栏
            self.root.after(0, lambda: self.status_var.set("就绪"))
        except Exception as e:
            self.root.after(0, lambda: self._display_message("机器人", f"抱歉，发生了错误：{str(e)}"))
            self.root.after(0, lambda: self.status_var.set("就绪"))
    
    def _process_message(self, message):
        """处理用户消息"""
        # 预处理消息
        message = message.lower()
        
        # 检查是否有上下文
        if 'context' in self.context:
            context = self.context['context']
            if context == 'time':
                # 处理时间相关的上下文
                del self.context['context']
                return datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
        
        # 检查知识库匹配
        for category, data in self.knowledge_base.items():
            for pattern in data['patterns']:
                if re.search(pattern, message):
                    # 特殊处理时间查询
                    if category == "时间":
                        self.context['context'] = 'time'
                    
                    # 随机选择一个回复
                    response = random.choice(data['responses'])
                    
                    # 如果回复中需要填充内容
                    if "{}" in response:
                        if category == "时间":
                            response = response.format(datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
                    
                    return response
        
        # 如果没有匹配到任何内容
        return "抱歉，我不理解你的问题。你可以换一种表达方式或问我其他问题。"
    
    def _display_message(self, sender, message):
        """显示消息"""
        self.chat_display.config(state=tk.NORMAL)
        
        # 添加消息
        timestamp = datetime.now().strftime("%H:%M:%S")
        self.chat_display.insert(tk.END, f"[{timestamp}] {sender}: {message}\n\n")
        
        # 滚动到底部
        self.chat_display.see(tk.END)
        
        # 禁用编辑
        self.chat_display.config(state=tk.DISABLED)

if __name__ == "__main__":
    root = tk.Tk()
    app = ChatBot(root)
    root.mainloop()