使用Python开发一个AI模拟面试系统

1.需求分析

对于IT技术大部分岗位人员来说，求职面试无疑是很重要的一关，然而作为一名即将面临求职的Java后端开发新人，为了以后能够更好应试，需要做大量的准备，在经历了几个月甚至一年几年的学习生涯，从编程语言基础语法，进阶知识到各种框架以及中间件技术，还有尤为重要的计算机基础理论知识，比如数据结构和算法，操作系统，数据库技术，网络……仿佛学了很多学不完的东西，这个庞大的知识体系的内容在面试中都是有可能会考到的，然而在看一些面经时，发现好像自己又什么都没有学，根本答不出来，面试其实就是一种考试，并不是在学习时见过，学过，动手实现过在面试过程中就能回答出来，所以准备面试还是需要脚踏实地，回归基础，沉淀知识，积累了大量知识后，最后既然是面试就是要求能够将面试官提问的问题流利的、清晰的、正确的回答出来。

所以既然是考试就要经常答题反复练习，面试通常是远程线上视频面试形式，为了模仿真实面试环境而并不只是去拿着知识点去死记硬背，所以需要有面试官进行提问，那么在自己一个人的情况下，怎么办？有人知道牛客网有一个模拟线上视频面试系统，在我使用几次后发现他对于面试小白来说并不友好，因为他面试题目来源于网上，主要是各种难度的题目都有可能出现，此时作为新手来说几乎答不出来几个题，总之就是不能根据自己情况自定义题目，他适合那些有了充足的知识储备的面试选手去使用，但是作为新手直接去练习前期肯定是很痛苦。

于是我就想自己可以去写一个模拟线上面试系统，这个系统需要满足以下需求：

• 自定义题库
• 面试官语音提问
• 面试官友情提示
• 视频记录
• 语音答题
• 计时答题
• 难度自定义
• 面试模式自定义
• 作答评估
• 记录系统
• ... ...

2.技术选型

• 编程语言：Python
• UI界面：QT
• 数据库：MySQL
• 第三方库
  • PySide2
  • PIL
  • cv2
  • numpy
  • pynput
  • pyaudio
  • wave
  • pymysql
  • pyttsx3

由于Python有大量丰富的第三方库，以及其语法简单，感觉适合写一些小工具，所以我这里使用Python作为开发语言，题库就使用MySQL数据库去存储，至于UI界面的开发设计，其实Python也有很多选择，我这里使用的PySide2里面的QT Designer进行设计的，作为一名后端开发者，哪有UI设计师的审美和设计，再加上对于QT 的使用不熟悉，就本着只求功能不看外观的原则简单写个UI界面。

3.系统设计

数据库设计

这里没有任何的业务逻辑，就是为了给自己模拟一个环境使用，只有一张题库表。

CREATE TABLE `question` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT 'ID',
  `title` varchar(255) NOT NULL COMMENT '面试题目',
  `answer` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '参考解析',
  `type` varchar(64) NOT NULL COMMENT '题目类型',
  `minute` int(2) DEFAULT '3' COMMENT '作答时间（minute）',
  `difficulty` tinyint(1) DEFAULT '1' COMMENT '难易程度',
  `tip1` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '提示一',
  `tip2` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '提示二',
  `tip3` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '提示三',
  `answer_count` int(11) DEFAULT '0' COMMENT '答题次数',
  `createtime` datetime DEFAULT NULL COMMENT '添加时间',
  `updatetime` datetime DEFAULT NULL COMMENT '修改时间',
  `deleted` tinyint(1) DEFAULT '0' COMMENT '逻辑删除',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

概要设计

整个系统主要包括以下几个核心模块：UI界面、录音功能、摄像功能、屏幕录制功能、题目CURD、面试官语音播放。系统模块图如下：

系统执行流程图：

详细设计

UI设计

使用PySide2中提供的QT Designer进行设计：

面试官语音播放

这里可以使用Python的第三方库，也可以去对接第三方平台API，比如百度AI开发平台的语音合成技术。二者的区别主要就是使用本地库免费、可离线使用，但是功能单一；第三方平台收费、在线使用，但功能丰富。我这里使用的第三方库pyttsx3。

录音功能、摄像功能、屏幕录制功能

这些功能借助于第三方库的实现有许多现成的代码可以使用，可以在此基础上根据自己的特殊需求进行自定义实现，可以作为工具类来继承到系统中，那么在这个过程中，困难点在于需要使用多线程技术将其嵌入到QT桌面主程序中。

题目CURD

这部分由于没有太复杂的业务逻辑，就是基本的数据库连接，以及各种查询、增加、删除、修改操作。

4.编码测试

语音提问

import pyttsx3


class SayThread:
    engine = ''

    def __init__(self):
        # 初始化语音引擎
        self.engine = pyttsx3.init()

    def say(self, context):
        self.engine.say(context)
        self.engine.runAndWait()

屏幕录制

from PIL import ImageGrab, Image
import cv2
import numpy as np
import datetime
from pynput import keyboard
import threading

# opencv 屏幕录制 有黑框
# def screeRecord():
#     name = datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H-%M-%S')  # 当前的时间
#     p = ImageGrab.grab()  # 获得当前屏幕
#     k = np.zeros((200, 200), np.uint8)
#     a, b = p.size  # 获得当前屏幕的大小
#     fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'XVID')  # 编码格式
#     video = cv2.VideoWriter(name + '.avi', fourcc, 16, (a, b))  # 输出文件命名为 时间.avi,帧率为16，可以自己设置
#     while True:
#         im = ImageGrab.grab()
#         imm = cv2.cvtColor(np.array(im), cv2.COLOR_RGB2BGR)  # 转为opencv的BGR格式
#         video.write(imm)
#         cv2.imshow('imm', k)
#         if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
#             break
#     video.release()
#     cv2.destroyAllWindows()

# 屏幕录制改进版，无opencv黑框显示！
flag = False  # 停止标志位


def video_record():
    """
    屏幕录制！
    :return:
    """
    name = datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H-%M-%S')  # 当前的时间
    p = ImageGrab.grab()  # 获得当前屏幕
    a, b = p.size  # 获得当前屏幕的大小
    fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'XVID')  # 编码格式
    video = cv2.VideoWriter('%s.avi' % name, fourcc, 20, (a, b))  # 输出文件命名为 时间.avi,帧率为16，可以自己设置
    while True:
        im = ImageGrab.grab()
        imm = cv2.cvtColor(np.array(im), cv2.COLOR_RGB2BGR)  # 转为opencv的BGR格式
        video.write(imm)
        if flag:
            print("录制结束！")
            break
    video.release()


def on_press(key):
    """
    键盘监听事件！！！
    :param key:
    :return:
    """
    # print(key)
    global flag
    if key == keyboard.Key.esc:
        flag = True
        print("stop monitor！")
        return False  # 返回False，键盘监听结束！

摄像监控

import time
import cv2
import threading
import inspect
import ctypes

# 录制视频
def VideoCapture():
    cap = cv2.VideoCapture(0, cv2.CAP_DSHOW)  # 创建一个 VideoCapture 对象
    # cap = cv2.VideoCapture(0)   # `anonymous-namespace'::SourceReaderCB::~SourceReaderCB terminating async callback
    # 保存视频
    # fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'XVID')
    # out = cv2.VideoWriter('output.avi', fourcc, 30.0, (640, 480))

    flag = 1  # 设置一个标志，用来输出视频信息
    num = 1  # 递增，用来保存文件名
    while (cap.isOpened()):  # 循环读取每一帧
        ret_flag, Vshow = cap.read()  # 返回两个参数，第一个是bool是否正常打开，第二个是照片数组，如果只设置一个则变成一个tumple包含bool和图片
        cv2.imshow("Interview", Vshow)  # 窗口显示，显示名为 Interview
        # out.write(Vshow)
        k = cv2.waitKey(1) & 0xFF  # 每帧数据延时 1ms，延时不能为 0，否则读取的结果会是静态帧
        if k == ord('s'):  # 若检测到按键 ‘s’，打印字符串
            cv2.imwrite("./getpics/" + str(num) + ".jpg", Vshow)
            print(cap.get(3))  # 得到长宽
            print(cap.get(4))
            print("success to save" + str(num) + ".jpg")
            print("-------------------------")
            num += 1
        elif k == ord('q'):  # 若检测到按键 ‘q’，退出
            break
    cap.release()  # 释放摄像头
    cv2.destroyAllWindows()  # 删除建立的全部窗口

def _async_raise(tid, exctype):
    """raises the exception, performs cleanup if needed"""
    tid = ctypes.c_long(tid)
    if not inspect.isclass(exctype):
        exctype = type(exctype)
    res = ctypes.pythonapi.PyThreadState_SetAsyncExc(tid, ctypes.py_object(exctype))
    if res == 0:
        raise ValueError("invalid thread id")
    elif res != 1:
        # """if it returns a number greater than one, you're in trouble,
        # and you should call it again with exc=NULL to revert the effect"""
        ctypes.pythonapi.PyThreadState_SetAsyncExc(tid, None)
        raise SystemError("PyThreadState_SetAsyncExc failed")


def stop_thread(thread):
    _async_raise(thread.ident, SystemExit)

题库CURD

import pymysql


class Question:
    db = ''

    def __init__(self):
        try:
            self.db = pymysql.connect(
                user='root',
                password='3105501510',
                host='127.0.0.1',
                db='interview',
                charset='utf8'
            )
        except Exception as e:
            # print(e)
            # print("连接数据库异常！")
            return

    def getAllCounts(self):
        """
        获取数据表记录条数
        :return: 数据表记录条数
        """
        cursor = self.db.cursor()
        sql = 'select count(*) from question'
        cursor.execute(sql)
        count = cursor.fetchone()
        # print(f"共有{count[0]}条数据！")
        cursor.close()
        return count[0]

    def insertData(self, question):
        """
        添加数据
        :param question: 数据列表
        :return: null
        """
        cursor = self.db.cursor()
        try:
            sql = 'insert into question(title, answer, type, difficulty, tip1, tip2, tip3, createtime, updatetime) ' \
                  'values (%s,%s,%s,%s,%s,%s,%s,%s,%s)'
            values = (
                question[0], question[1], question[2], question[3], question[4], question[5], question[6], question[7],
                question[8])
            print(values)
            cursor.execute(sql, values)
            # self.db.rollback()
        except Exception as e:
            print(e)
            print("SQL执行异常！")
            return

        self.db.commit()
        print('数据添加成功！')
        cursor.close()

    def deleteById(self, id):
        cursor = self.db.cursor()
        try:
            sql = 'delete from question where id={}'.format(id)
            cursor.execute(sql)
            print(sql)
        except Exception as e:
            print(e)
            print("SQL执行异常！")
            return
        self.db.commit()
        if cursor.rowcount > 0:
            print('数据删除成功！')
        else:
            print('非法删除！')
        cursor.close()

    def updateById(self, id, type_, answer):
        cursor = self.db.cursor()
        try:
            sql = 'update question set type="{}",answer="{}" where id={}'.format(type_, answer, id)
            cursor.execute(sql)
            print(sql)
        except Exception as e:
            print(e)
            print("SQL执行异常！")
            return
        self.db.commit()
        if cursor.rowcount > 0:
            print('数据修改成功！')
        else:
            print('非法修改！')
        cursor.close()

    def selectAll(self):
        """
        获取全部数据
        :return: 面试题数据
        """
        cursor = self.db.cursor()
        sql = 'select * from question'
        cursor.execute(sql)
        # allData = cursor.fetchall()
        # print(type(allData))  # tuple
        # print(allData)
        print(cursor.rowcount)
        courses = []
        for i in range(cursor.rowcount):
            course = {}
            record = cursor.fetchone()
            print(type(record))
            course["id"] = record[0]
            course["title"] = record[1]
            course["answer"] = record[2]
            course["type"] = record[3]
            course["difficulty"] = record[4]
            course["tip1"] = record[5]
            course["tip2"] = record[6]
            course["tip3"] = record[7]
            course["createtime"] = record[8].strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
            course["updatetime"] = record[9].strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
            courses.append(course)
        cursor.close()
        return courses

    def selectAllByType(self, type_):
        """
        获取指定题目类型的全部数据
        :return: 面试题数据
        """
        pass

    def selectByLike(self, keyword):
        """
            模糊查询
            :return: 面试题数据
            """
        pass

    def getAllType(self):
        cursor = self.db.cursor()
        sql = 'select distinct type from question'
        cursor.execute(sql)
        types = ['请选择考察范围']
        for i in range(cursor.rowcount):
            type_list = list(cursor.fetchone())
            types += type_list
        return types

5.问题解决

1.Python3.9 Pycharm 安装 PyAudio报错

Python3.9 Pycharm 安装 PyAudio报错

2.Python 录制视频

opencv—python录制视频、保存视频

3.利用Python来完成屏幕录制

利用Python来完成屏幕录制

6.经验总结

由于时间仓促，从开始构思设计到编码实现以及测试使用，整个过程用了将近两天，因为自己目前主要学习Java后端开发，对于Python的使用并不是太熟练，在编码实现上就很可能有一些不优雅、不高效甚至于不合理的代码，本着能跑起来就行的原则，最终实现了大部分功能，对于需求分析中的面试评估、系统记录还没有开发，但是有了思路还是不难实现的。再有就是整个过程对于有些工具类的代码几乎就是在面向百度编程，因为好像没必要重复造轮子，只需要加以修改拿来使用能完成需求就行。在开发过程中遇到了很多问题，其中大部分时间花费在了使用QT进行UI界面的设计，主要就是调整布局，然后就是多线程问题，因为在程序运行中，需要同时使用麦克风、摄像头、计时器等，很显然只在一个主线程是不能完成的，对于多线程技术的使用深感其难度以及重要性，比如线程间通信、线程互斥等。总之目的不是为了去完美实现这个软件，而是简单写个小工具去方便自己去准备面试，所以有些功能或是小问题并没有做处理，如果有时间后面在随时完善吧、

最后我想说，技术是用来使用的，而不是去死记硬背的，只有在真正的开发场景遇到才能更加有所体会！

希望面试顺利，成功获取满意Offer!

7.更新日志

20220722（V2.1.6）

• 新增日志增加备注项(finish)

20220720（V2.1.5）

• 新增出题类型处显示题目数量

20220702（V2.1.4）

• 优化题目显示当前题序

• 修复一些BUG

20220701（V2.1.3）

• 新增背题模式

• 增加取消自动下一题目按钮

20220630（V2.1.2）

• 日志记录增加使用题库项(finish)

• 优化添加题目后清空表单内容(finish)

• 优化日志文件存储为json格式(Cancel)

20220629（V2.1.1）

master

• 新增按照题目出现次数出题的面试模式

• 新增面试官语速设置

• 新增版本更新设计：是否必须更新master

• 优化请求参考按钮设计(finish)

• 修复修改本题题目不正确BUG(finish)

• 修复其他一些BUG(finish)

• 优化UI界面(finish)

• 提高用户友好性(finish)

20220625（V2.0.1）

• 新增网络面试题库(finish)

• 新增用户提交反馈功能(finish)

• 支持本地题库自定义设置(finish)

• 取消选择出题顺序设置(finish)

• 取消选择出题数量设置(finish)

• 优化UI界面(finish)

20220623（V1.3.8）

• 新增自定义题目面试模式(Cancel)

• 新增手动评价打分机制(Cancel)

• 优化UI界面(finish)

• 修复部分BUG(finish)

20220621（V1.3.7）

• 优化软件更新检测 (finish)

• 提高用户友好性(finish)

20220620（V1.3.6）

• 新增是否语音提示答案设置(finish)

20220616（V1.3.5）

• 新增面试窗口修改题目内容(finish)

• 新增软件更新日志窗口(finish)

• 优化UI界面(finish)

• 提高用户友好性(finish)

20220613（V1.3.4）

• 支持提示参考答案关闭功能(finish)

• 优化关闭摄像头提醒(finish)

20220611（V1.3.3）

• 优化题目显示该题类型(finish)

20220610（V1.3.2）

• 增加面试结束后显示本次面试题目(finish)

  ps:提前结束面试不进行显示

20220609（V1.3.1）

• 优化内容弹窗标题为面试题目(finish)

• 优化UI界面（题库管理窗口）(finish)

• 修复刷新数据时重置关键字(finish)

20220608（V1.3.0）

• 增加面试统计时间(finish)

• 增加答题次数记录(finish)

• 增加面试题目设置(Cancel)

• 增加面试日志记录(finish)

• 支持取消阅读答案(finish)

• 优化UI界面（主窗口）(finish)

• 优化面试结束后相关处理(finish)

• 修复部分已知BUG(finish)

更早

V1.2.0

• 增加本地题库管理系统

• 修复已知BUG

• 优化UI界面

V1.1.0

• 修复大量BUG

• 优化UI界面

• 提高用户友好性

V1.0.0

• 软件发布

8.软件下载

Java智能面试间

来源：蓝奏网盘

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