大学生都知道那种选课时无课可选的痛苦，而我所在的大学甚至对大部分课程都不提供候补系统。我们每天不得不多次登录查看选课网站。这种机械操作似乎是计算机擅长的事，所以我着手用一些学过的 Python 知识和 Twilio API 来实现选课自动化。
开始阶段
由于大学的课程注册系统需要密码登录，我们打算使用自建的简化版网站（http://courses.project.samueltaylor.org/）。出于演示的目的，CS 101 课程的空余名额将以 1 分钟 1 次的频率在 0 和 1 之间切换。
本项目中我们打算使用一些库来帮助我们。假设你已经安装了 pip，使用下面的 pip 命令来安装需要的库：
pip install requests==2.17.3 beautifulsoup4==4.6.0 redis==2.10.5 twilio==6.3.0 Flask==0.12.2
随着项目的深入，我们会仔细研究用到的每一个库。
抓取注册系统
我们需要写一个程序来帮助我们确定指定的课程是否有空余名额。这里我们使用网页抓取技术来实现，它将从网络上下载网页并寻找到重要的字段（课程名额）。Requests 和 BeautifulSoup 是简化这个过程的两个非常流行的库：Requests 让获取网页变得更加简单，而 BeautifulSoup 帮我们找到网页中我们需要的部分。
# scraper.py
import requests
from bs4 import BeautifulSoup
URL = 'http://courses.project.samueltaylor.org/'
COURSE_NUM_NDX = 0
SEATS_NDX = 1
def get_open_seats():
r = requests.get(URL)
soup = BeautifulSoup(r.text, 'html.parser')
courses = {}
for row in soup.find_all('tr'):
cols = [e.text for e in row.find_all('td')]
if cols:
courses[cols[COURSE_NUM_NDX]] = int(cols[SEATS_NDX])
return courses
这里的关键是 get_open_seats 函数。此函数中，我们使用 requests.get 下载网页的 HTML 源码，然后使用 BeautifulSoup 解析它。我们使用 find_all(‘tr’) 获得表内的所有行，通过更新课程词典以显示指定课程的剩余名额。find_all 具有极其强大的功能，如果你对它感兴趣并想要深入了解，你可以查看官方文档。最后，我们返回课程词典，这样程序就能看到指定课程还有多少空余名额（比如，courses[‘CS 101’]是 CS 101 的空余名额）。
好极了，现在我们可以判断课程是否有空位了。Python 解释器是检验函数的好办法。将这段代码保存在文件中，并命名为 scraper.py，然后运行脚本并切入交互模式看看函数的功能：
$ python -i scraper.py
>>> get_open_seats()
{'CS 101': 1, 'CS 201': 0}
尽管一切顺利，但我们还没有解决这个问题，我们还需要在空余名额出现时，想办法通知用户。该是 Twilio SMS 出场的时候了！
通过 SMS 获取更新
构建用户界面时，我们希望化繁为简。本程序中，用户希望在课程座位开放时收到通知。最简单的解决办法是分享课程编号，我们通过建立和处理 webhook 实现订阅功能。我选择使用 Redis（提供可以从多个进程访问的数据结构的工具）来存储订阅。
# sms_handler.py
from flask import Flask, request
import redis
twilio_account_sid = 'ACXXXXX'
redis_client = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)
app = Flask(__name__)
@app.route('/sms', methods=['POST'])
def handle_sms():
user = request.form['From']
course = request.form['Body'].strip().upper()
redis_client.sadd(course, user.encode('utf-8'))
if __name__ == '__main__':
app.run(debug=True)
现在我们使用一个叫做 Flask 的 Python 网络框架来创建小型服务，用于处理 SMS 信息。完成一些初始的设置后，我们设置 handle_sms 函数用于处理 /sms 端点的请求。利用这个函数，我们抓取用户的手机号以及他们寻找的课程，并将其存储在以课程命名的集合中。
做到获取订阅这步，一切还算顺利，但有一个明显的问题：用户界面太烂，它不能给用户提供反馈。我们想要回复用户，通知我们是否能够立刻服务他们的要求。要做到这一点，我们将提供一个 TwiML 响应，额外需要的代码在下方高亮显示：
# sms_handler.py
from flask import Flask, request
import redis
from twilio.twiml.messaging_response import MessagingResponse
twilio_account_sid = 'ACXXXXX'
my_number = '+1XXXXXXXXXX'
valid_courses = {'CS 101', 'CS 201'}
redis_client = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)
app = Flask(__name__)
def respond(user, body):
response = MessagingResponse()
response.message(body=body)
return str(response)
@app.route('/sms', methods=['POST'])
def handle_sms():
user = request.form['From']
course = request.form['Body'].strip().upper()
if course not in valid_courses:
return respond(user, body="Hm, that doesn't look like a valid course. Try something like 'CS 101'.")
redis_client.sadd(course, user.encode('utf-8'))
return respond(user, body=f"Sweet action. We'll let you know when there are seats available in {course}")
if __name__ == '__main__':
app.run(debug=True)
我们针对以上代码做了两个大的改动。首先，我们验证用户是否在寻找一个有效的课程。其次，当用户请求更新时，我们对其响应。在响应函数中，我们建立了一个 TwiML 响应，用指定的信息内容回复指定的号码。
确保已安装 Redis 并通过 redis 服务器命令启动它。将上述代码保存在一个命名为 sms_handler.py 的文件中，并通过 Python 运行它。
诚然，这里的响应消息有点傻，但我惊讶地看到用户很喜欢它们。有时候一些人为触发的反馈能带来更好的用户体验。
现在，让我们扩展早期的脚本，完善通知功能，真正满足那些想要在课程开放时获得通知信息的人。
# scraper.py
from twilio.rest import Client
client = Client(twilio_account_sid, token)
redis_client = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)
def message(recipient, body):
message = client.messages.create(to=recipient, from_=my_number, body=body)
if __name__ == '__main__':
courses = get_open_seats()
for course, seats in courses.items():
if seats == 0:
continue
to_notify = redis_client.smembers(course)
for user in to_notify:
message(user.decode('utf-8'),
body=f"Good news! Spots opened up in {course}. " +
"We'll stop bugging you about this one now.")
redis_client.srem(course, user)
通过 Python 运行 scraper.py，我们对采集程序进行一次性测试。
使用 Cron 密切关注课程
虽然将查看课程注册网站的过程简化成了单个的脚本，我们仍希望脚本能够隔几分钟自动运行一次。通过使用 Cron 能够轻松解决这一问题。运行 crontab-e 并添加以下代码后，我们可以添加一个每三分钟运行一次的任务：
*/3 * * * * /path/to/scraper.py
写入代码后，Cron 守护进程将每隔三分钟运行一次我们的采集程序。运行 crontab-l 后，我们可以看到计划任务。这就完成了！我们订阅课程更新后，就可以不用管它，专注于我们手边重要的事情。除了获得乐趣外，你的朋友会非常感激你，因为你让他们紧绷的神经得到了舒缓，“轻轻松松”就能选到想要的课程。依靠这个程序选到了想要的课程无疑是对我努力的最大的回报，但它同时也帮助我周围的很多人选到了心仪的课程。
（—— CS 101）
（—— 收到，当课程 CS 101 有空位时，我们会立刻通知您！）
（—— 好消息，侦察到课程 CS 101 存在空位，我们将不再发送关于此课程的消息。）
你可以使用本文的技术，为各种不同的事情设置通知。例如，有人用 Ruby 和 Twilio 来跟踪有没有工艺啤酒在售。若要获得本文的所有代码，请参见这个 gist。你也可以通过以下方式联系我：
- sgt@samueltaylor.org
- @SamuelDataT
免责声明：请务必确保设置通知不会违反你所在大学的学生系统服务条款。如有疑问，请询问知情者！
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