使用Jupyter Notebook 學習 Python

有了 Jupyter、PyHamcrest，用一點測試的程式碼把它們連在一起，你就可以教任何適用於單元測試的 Python 內容。

Python影片教學專欄為大家詳細介紹~

# #關於Ruby 社群的一些事情一直讓我印象深刻，其中兩個例子是對測試的承諾和對易於上手的強調。這兩方面最好的例子是 Ruby Koans，在這裡你可以透過修復測試來學習 Ruby。

要是我們能把這些神奇的工具也用在 Python，我們應該可以做得更好。是的，使用 Jupyter Notebook、PyHamcrest，再加上一點類似於膠帶的黏合程式碼，我們可以做出一個包括教學、可工作的程式碼和需要修復的程式碼的教學。

首先，需要一些「膠布」。通常，你會使用一些漂亮的命令列測試器來做測試，例如 pytest 或 virtue。通常，你甚至不會直接運行它。你使用像 tox 或 nox 這樣的工具來運行它。然而，對於 Jupyter 來說，你需要寫一小段黏合程式碼，可以直接在其中執行測試。

幸運的是，這個程式碼又短又簡單：

import unittest

def run_test(klass):
    suite = unittest.TestLoader().loadTestsFromTestCase(klass)
    unittest.TextTestRunner(verbosity=2).run(suite)
    return klass复制代码

現在，裝備已經就緒，可以進行第一次練習了。

在教學中，從一個簡單的練習開始，建立信心總是一個好主意。

那麼，讓我們來修復一個非常簡單的測驗：

@run_test
class TestNumbers(unittest.TestCase):
   
    def test_equality(self):
        expected_value = 3 # 只改这一行
        self.assertEqual(1+1, expected_value)复制代码

    test_equality (__main__.TestNumbers) ... FAIL
   
    ======================================================================
    FAIL: test_equality (__main__.TestNumbers)
    ----------------------------------------------------------------------
    Traceback (most recent call last):
      File "<ipython-input-7-5ebe25bc00f3>", line 6, in test_equality
        self.assertEqual(1+1, expected_value)
    AssertionError: 2 != 3
   
    ----------------------------------------------------------------------
    Ran 1 test in 0.002s
   
    FAILED (failures=1)复制代码

「只改變這一行」 對學生來說是一個有用的標記。它準確地表明了需要修改的內容。否則，學生可以透過將第一行改為

return 來修復測驗。

在這種情況下，修復很容易：

@run_test
class TestNumbers(unittest.TestCase):
   
    def test_equality(self):
        expected_value = 2 # 修复后的代码行
        self.assertEqual(1+1, expected_value)复制代码

    test_equality (__main__.TestNumbers) ... ok
   
    ----------------------------------------------------------------------
    Ran 1 test in 0.002s
   
    OK复制代码

然而，很快，

unittest 庫的原生斷言將被證明是不夠的。在 pytest 中，透過重寫 assert 中的字節碼來解決這個問題，使其具有神奇的屬性和各種啟發式方法。但這在 Jupyter notebook 中就不容易實現了。是時候挖出一個好的斷言庫了：PyHamcrest。

from hamcrest import *
@run_test
class TestList(unittest.TestCase):
   
    def test_equality(self):
        things = [1,
                  5, # 只改这一行
                  3]
        assert_that(things, has_items(1, 2, 3))复制代码

    test_equality (__main__.TestList) ... FAIL
   
    ======================================================================
    FAIL: test_equality (__main__.TestList)
    ----------------------------------------------------------------------
    Traceback (most recent call last):
      File "<ipython-input-11-96c91225ee7d>", line 8, in test_equality
        assert_that(things, has_items(1, 2, 3))
    AssertionError:
    Expected: (a sequence containing <1> and a sequence containing <2> and a sequence containing <3>)
         but: a sequence containing <2> was <[1, 5, 3]>
   
   
    ----------------------------------------------------------------------
    Ran 1 test in 0.004s
   
    FAILED (failures=1)复制代码

PyHamcrest 不僅擅長靈活的斷言，它還擅長清晰的錯誤訊息。正因為如此，問題就顯而易見了。

[1, 5, 3] 不包含2，而且看起來很醜：

@run_test
class TestList(unittest.TestCase):
   
    def test_equality(self):
        things = [1,
                  2, # 改完的行
                  3]
        assert_that(things, has_items(1, 2, 3))复制代码

    test_equality (__main__.TestList) ... ok
   
    ----------------------------------------------------------------------
    Ran 1 test in 0.001s
   
    OK复制代码

使用Jupyter、PyHamcrest 和一點測試的黏合程式碼，你可以教授任何適用於單元測試的Python 主題。

例如，下面可以幫助展示 Python 從字串中去掉空白的不同方法之間的差異。

source_string = "  hello world  "

@run_test
class TestList(unittest.TestCase):
   
    # 这是个赠品：它可以工作！
    def test_complete_strip(self):
        result = source_string.strip()
        assert_that(result,
                   all_of(starts_with("hello"), ends_with("world")))

    def test_start_strip(self):
        result = source_string # 只改这一行
        assert_that(result,
                   all_of(starts_with("hello"), ends_with("world  ")))

    def test_end_strip(self):
        result = source_string # 只改这一行
        assert_that(result,
                   all_of(starts_with("  hello"), ends_with("world")))复制代码

    test_complete_strip (__main__.TestList) ... ok
    test_end_strip (__main__.TestList) ... FAIL
    test_start_strip (__main__.TestList) ... FAIL
   
    ======================================================================
    FAIL: test_end_strip (__main__.TestList)
    ----------------------------------------------------------------------
    Traceback (most recent call last):
      File "<ipython-input-16-3db7465bd5bf>", line 19, in test_end_strip
        assert_that(result,
    AssertionError:
    Expected: (a string starting with &#39;  hello&#39; and a string ending with &#39;world&#39;)
         but: a string ending with &#39;world&#39; was &#39;  hello world  &#39;
   
   
    ======================================================================
    FAIL: test_start_strip (__main__.TestList)
    ----------------------------------------------------------------------
    Traceback (most recent call last):
      File "<ipython-input-16-3db7465bd5bf>", line 14, in test_start_strip
        assert_that(result,
    AssertionError:
    Expected: (a string starting with &#39;hello&#39; and a string ending with &#39;world  &#39;)
         but: a string starting with &#39;hello&#39; was &#39;  hello world  &#39;
   
   
    ----------------------------------------------------------------------
    Ran 3 tests in 0.006s
   
    FAILED (failures=2)复制代码

理想情況下，學生會意識到

.lstrip() 和 .rstrip() 這兩個方法可以滿足他們的需要。但如果他們不這樣做，而是試圖到處使用.strip() 的話：

source_string = "  hello world  "

@run_test
class TestList(unittest.TestCase):
   
    # 这是个赠品：它可以工作！
    def test_complete_strip(self):
        result = source_string.strip()
        assert_that(result,
                   all_of(starts_with("hello"), ends_with("world")))

    def test_start_strip(self):
        result = source_string.strip() # 改完的行
        assert_that(result,
                   all_of(starts_with("hello"), ends_with("world  ")))

    def test_end_strip(self):
        result = source_string.strip() # 改完的行
        assert_that(result,
                   all_of(starts_with("  hello"), ends_with("world")))复制代码

    test_complete_strip (__main__.TestList) ... ok
    test_end_strip (__main__.TestList) ... FAIL
    test_start_strip (__main__.TestList) ... FAIL
   
    ======================================================================
    FAIL: test_end_strip (__main__.TestList)
    ----------------------------------------------------------------------
    Traceback (most recent call last):
      File "<ipython-input-17-6f9cfa1a997f>", line 19, in test_end_strip
        assert_that(result,
    AssertionError:
    Expected: (a string starting with &#39;  hello&#39; and a string ending with &#39;world&#39;)
         but: a string starting with &#39;  hello&#39; was &#39;hello world&#39;
   
   
    ======================================================================
    FAIL: test_start_strip (__main__.TestList)
    ----------------------------------------------------------------------
    Traceback (most recent call last):
      File "<ipython-input-17-6f9cfa1a997f>", line 14, in test_start_strip
        assert_that(result,
    AssertionError:
    Expected: (a string starting with &#39;hello&#39; and a string ending with &#39;world  &#39;)
         but: a string ending with &#39;world  &#39; was &#39;hello world&#39;
   
   
    ----------------------------------------------------------------------
    Ran 3 tests in 0.007s
   
    FAILED (failures=2)复制代码

他們會得到一個不同的錯誤訊息，顯示去除了過多的空白：

source_string = "  hello world  "

@run_test
class TestList(unittest.TestCase):
   
    # 这是个赠品：它可以工作！
    def test_complete_strip(self):
        result = source_string.strip()
        assert_that(result,
                   all_of(starts_with("hello"), ends_with("world")))

    def test_start_strip(self):
        result = source_string.lstrip() # Fixed this line
        assert_that(result,
                   all_of(starts_with("hello"), ends_with("world  ")))

    def test_end_strip(self):
        result = source_string.rstrip() # Fixed this line
        assert_that(result,
                   all_of(starts_with("  hello"), ends_with("world")))复制代码

    test_complete_strip (__main__.TestList) ... ok
    test_end_strip (__main__.TestList) ... ok
    test_start_strip (__main__.TestList) ... ok
   
    ----------------------------------------------------------------------
    Ran 3 tests in 0.005s
   
    OK复制代码

在一個比較真實的教程中，會有更多的例子和更多的解釋。這種使用 Jupyter Notebook 的技巧，有的例子可以用，有的例子需要修正，可以用於實時教學，可以用於視頻課，甚至，可以用更多的其它零散用途，讓學生自己完成一個教程。

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