🛠️ 开发指南

欢迎参与AI彩票预测系统V4.0的开发!本指南将帮助您了解系统架构、开发环境搭建和贡献流程。

开发概述

项目结构

AI-Lottery-Predictor/
├── src/                    # 源代码
│   ├── streaming/          # 🌊 实时流处理
│   ├── visualization/      # 🎨 可视化引擎
│   ├── optimization/       # 🧠 智能调优
│   ├── quantum/           # ⚛️ 量子计算
│   ├── ai_assistant/      # 🤖 AI助手
│   ├── ml/               # 🎯 机器学习
│   ├── core/             # 🏗️ 核心功能
│   ├── utils/            # 🔧 工具函数
│   └── gui/              # 🎨 用户界面
├── tests/                 # 测试文件
├── docs/                  # 文档
├── examples/              # 示例代码
├── scripts/               # 构建脚本
├── requirements.txt       # 依赖清单
└── main.py               # 主启动文件

技术栈

Python 3.8+ AsyncIO NumPy Pandas Scikit-learn Plotly Qiskit WebSocket SQLite

系统架构

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                        用户交互层                            │
│  ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐          │
│  │  🤖 AI助手  │ │ 🎨 3D可视化  │ │ ⚙️ 配置界面  │          │
│  └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                        智能处理层                            │
│  ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐          │
│  │ 🌊 实时流处理 │ │ 🧠 智能调优  │ │ ⚛️ 量子计算  │          │
│  └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                        核心引擎层                            │
│  ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐          │
│  │ 🎯 预测引擎  │ │ 📊 分析引擎  │ │ 📈 可视化引擎 │          │
│  └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                        基础服务层                            │
│  ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐          │
│  │ 🗄️ 数据库   │ │ 🧠 内存优化  │ │ 🛡️ 错误处理  │          │
│  └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘          │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

架构设计原则

  • 分层架构: 清晰的层次结构,职责分离
  • 模块化设计: 高内聚、低耦合的模块设计
  • 异步优先: 使用AsyncIO提高并发性能
  • 可扩展性: 支持新功能和算法的快速集成
  • 容错性: 完善的错误处理和降级机制

开发环境搭建

1. 基础环境

# 克隆项目
git clone https://github.com/pe0ny9-a/AI-Lottery-Predictor.git
cd AI-Lottery-Predictor

# 创建虚拟环境
python -m venv venv
source venv/bin/activate  # Linux/Mac
# 或
venv\Scripts\activate  # Windows

# 安装开发依赖
pip install -r requirements.txt
pip install -r requirements-dev.txt

2. 开发工具配置

# 安装代码格式化工具
pip install black flake8 isort mypy

# 安装测试工具
pip install pytest pytest-asyncio pytest-cov

# 安装预提交钩子
pip install pre-commit
pre-commit install

3. IDE配置 (VS Code)

# .vscode/settings.json
{
    "python.defaultInterpreterPath": "./venv/bin/python",
    "python.linting.enabled": true,
    "python.linting.flake8Enabled": true,
    "python.formatting.provider": "black",
    "python.sortImports.args": ["--profile", "black"],
    "editor.formatOnSave": true,
    "editor.codeActionsOnSave": {
        "source.organizeImports": true
    }
}

4. 环境变量配置

# .env.development
DEBUG=true
LOG_LEVEL=DEBUG
CACHE_ENABLED=true
QUANTUM_ENABLED=true
DATABASE_PATH=data/dev.db
WEBSOCKET_PORT=8765

核心模块详解

实时流处理 (streaming/)

高性能事件驱动的实时数据处理系统

  • realtime_processor.py - 核心处理引擎
  • stream_buffer.py - 数据缓冲管理
  • event_router.py - 事件路由分发
可视化引擎 (visualization/)

3D交互式图表和动画可视化系统

  • enhanced_charts.py - 图表引擎
  • chart_types.py - 图表类型定义
  • animation_engine.py - 动画引擎
智能调优 (optimization/)

自动化超参数优化和模型选择系统

  • intelligent_tuner.py - 调优引擎
  • optimizers.py - 优化算法集合
  • parameter_space.py - 参数空间定义
量子计算 (quantum/)

量子算法集成和量子机器学习系统

  • quantum_algorithms.py - 量子算法
  • quantum_circuits.py - 量子线路
  • quantum_ml.py - 量子机器学习

实时流处理开发

添加新的事件处理器

from src.streaming.realtime_processor import StreamProcessor, StreamEvent

class CustomEventProcessor(StreamProcessor):
    def __init__(self, processor_id: str):
        super().__init__(processor_id, self.process_custom_event)
    
    async def process_custom_event(self, event: StreamEvent) -> Any:
        """处理自定义事件"""
        try:
            # 处理逻辑
            result = self.analyze_event_data(event.data)
            
            # 发送处理结果
            await self.emit_result_event(result)
            
            return result
        except Exception as e:
            logger.error(f"处理自定义事件失败: {e}")
            raise

# 注册处理器
engine = get_stream_engine()
engine.register_processor(
    StreamEventType.CUSTOM_EVENT,
    "custom_processor",
    CustomEventProcessor("custom_processor").process_custom_event
)

性能优化建议

  • 批处理: 合并小事件为批次处理
  • 异步处理: 使用async/await避免阻塞
  • 内存管理: 及时清理过期事件
  • 背压控制: 监控队列大小,实施流量控制

可视化开发

创建自定义图表类型

from src.visualization.enhanced_charts import InteractiveChart
import plotly.graph_objects as go

class CustomChart(InteractiveChart):
    """自定义图表类型"""
    
    def create_figure(self):
        """创建自定义图表"""
        data = self.data.get('custom_data', [])
        
        fig = go.Figure()
        
        # 添加自定义轨迹
        fig.add_trace(go.Scatter(
            x=[item['x'] for item in data],
            y=[item['y'] for item in data],
            mode='markers+lines',
            name='Custom Data',
            marker=dict(
                size=10,
                color='rgba(255, 182, 193, .9)',
                line=dict(width=2, color='DarkSlateGrey')
            )
        ))
        
        # 更新布局
        fig.update_layout(
            title=self.title,
            xaxis_title="X轴标题",
            yaxis_title="Y轴标题",
            hovermode='closest'
        )
        
        self.figure = fig
        return fig

# 使用自定义图表
engine = get_visualization_engine()
custom_chart = CustomChart("custom_chart", "自定义图表")
custom_chart.set_data({'custom_data': your_data})
custom_chart.create_figure()

主题开发

def create_custom_theme():
    """创建自定义主题"""
    return {
        'background_color': '#1a1a1a',
        'grid_color': '#404040',
        'text_color': '#ffffff',
        'color_palette': ['#ff6b6b', '#4ecdc4', '#45b7d1', '#96ceb4'],
        'font_family': 'Arial, sans-serif',
        'font_size': 12
    }

# 注册主题
engine.themes['custom_dark'] = create_custom_theme()
engine.set_theme('custom_dark')

量子算法开发

实现新的量子算法

from src.quantum.quantum_algorithms import QuantumOptimizer
from qiskit import QuantumCircuit
import numpy as np

class CustomQuantumAlgorithm(QuantumOptimizer):
    """自定义量子算法"""
    
    def optimize(self, objective_function: Callable, **kwargs) -> QuantumResult:
        """执行自定义量子优化"""
        start_time = time.time()
        
        try:
            # 创建量子线路
            circuit = self._create_custom_circuit()
            
            # 执行量子线路
            result = self._execute_circuit(circuit)
            
            # 处理结果
            optimized_result = self._process_quantum_result(result)
            
            execution_time = time.time() - start_time
            
            return QuantumResult(
                algorithm="CustomQuantum",
                result=optimized_result,
                execution_time=execution_time,
                quantum_cost=circuit.depth(),
                classical_cost=0,
                success_probability=0.85,
                metadata={'custom_param': kwargs.get('custom_param')}
            )
            
        except Exception as e:
            logger.error(f"自定义量子算法执行失败: {e}")
            return self._classical_fallback(objective_function, **kwargs)
    
    def _create_custom_circuit(self) -> QuantumCircuit:
        """创建自定义量子线路"""
        circuit = QuantumCircuit(self.num_qubits)
        
        # 添加量子门
        for i in range(self.num_qubits):
            circuit.h(i)  # Hadamard门
        
        # 添加纠缠
        for i in range(self.num_qubits - 1):
            circuit.cx(i, i + 1)  # CNOT门
        
        return circuit

# 使用自定义量子算法
qml = get_quantum_ml()
custom_optimizer = CustomQuantumAlgorithm(num_qubits=6)
result = custom_optimizer.optimize(your_objective_function)

量子线路优化

  • 门数量优化: 减少量子门数量降低噪声
  • 深度优化: 减少线路深度提高保真度
  • 参数优化: 使用经典优化器优化量子参数
  • 噪声建模: 考虑量子设备的噪声特性

测试指南

测试结构

tests/
├── unit/                  # 单元测试
│   ├── test_streaming.py
│   ├── test_visualization.py
│   ├── test_quantum.py
│   └── test_ai_assistant.py
├── integration/           # 集成测试
│   ├── test_system_integration.py
│   └── test_api_integration.py
├── performance/           # 性能测试
│   ├── test_streaming_performance.py
│   └── test_prediction_performance.py
└── fixtures/              # 测试数据
    ├── sample_data.json
    └── mock_responses.py

编写测试用例

import pytest
import asyncio
from src.streaming.realtime_processor import RealtimeStreamEngine

class TestRealtimeStreaming:
    """实时流处理测试"""
    
    @pytest.fixture
    async def stream_engine(self):
        """创建测试用的流处理引擎"""
        engine = RealtimeStreamEngine(buffer_size=100, worker_count=2)
        await engine.start()
        yield engine
        await engine.stop()
    
    @pytest.mark.asyncio
    async def test_event_processing(self, stream_engine):
        """测试事件处理"""
        # 准备测试数据
        test_event = StreamEvent(
            event_id="test_001",
            event_type=StreamEventType.DATA_ARRIVAL,
            timestamp=time.time(),
            data={"test": "data"},
            source="test"
        )
        
        # 发送事件
        await stream_engine.emit_event(test_event)
        
        # 等待处理
        await asyncio.sleep(0.1)
        
        # 验证结果
        stats = stream_engine.get_system_stats()
        assert stats['system']['total_processed'] >= 1
    
    def test_buffer_capacity(self, stream_engine):
        """测试缓冲区容量"""
        buffer = stream_engine.buffer
        
        # 测试缓冲区限制
        for i in range(150):  # 超过缓冲区大小
            event = StreamEvent(f"test_{i}", StreamEventType.DATA_ARRIVAL, 
                              time.time(), {}, "test")
            buffer.add(event)
        
        assert len(buffer.buffer) <= buffer.max_size

运行测试

# 运行所有测试
pytest

# 运行特定测试文件
pytest tests/unit/test_streaming.py

# 运行带覆盖率的测试
pytest --cov=src tests/

# 运行性能测试
pytest tests/performance/ -v

# 运行异步测试
pytest -m asyncio

部署指南

Docker部署

# 构建镜像
docker build -t ai-lottery-predictor:v4.0 .

# 运行容器
docker run -d \
  --name ai-lottery-predictor \
  -p 8000:8000 \
  -p 8765:8765 \
  -v $(pwd)/data:/app/data \
  -v $(pwd)/logs:/app/logs \
  ai-lottery-predictor:v4.0

# 使用Docker Compose
docker-compose up -d

生产环境配置

# .env.production
DEBUG=false
LOG_LEVEL=INFO
CACHE_ENABLED=true
QUANTUM_ENABLED=true
GPU_ENABLED=false
DATABASE_PATH=/app/data/production.db
WEBSOCKET_PORT=8765
MAX_WORKERS=8
RATE_LIMIT=1000

监控和日志

# 日志配置
logging:
  version: 1
  formatters:
    default:
      format: '%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s'
  handlers:
    console:
      class: logging.StreamHandler
      formatter: default
    file:
      class: logging.handlers.RotatingFileHandler
      filename: /app/logs/app.log
      maxBytes: 10485760  # 10MB
      backupCount: 5
      formatter: default
  root:
    level: INFO
    handlers: [console, file]

贡献指南

贡献流程

  1. Fork项目 - 在GitHub上Fork项目到您的账户
  2. 创建分支 - git checkout -b feature/your-feature
  3. 编写代码 - 遵循代码规范和最佳实践
  4. 编写测试 - 为新功能添加相应的测试用例
  5. 运行测试 - 确保所有测试通过
  6. 提交代码 - 使用清晰的提交信息
  7. 创建PR - 在GitHub上创建Pull Request
  8. 代码审查 - 响应审查意见并进行修改

代码规范

# 代码格式化
black src/ tests/

# 导入排序
isort src/ tests/

# 代码检查
flake8 src/ tests/

# 类型检查
mypy src/

提交信息规范

# 格式: type(scope): description

feat(streaming): add new event processing algorithm
fix(quantum): resolve QAOA optimization bug
docs(api): update API documentation
test(visualization): add unit tests for chart engine
refactor(core): improve error handling mechanism

代码审查清单

  • ✅ 代码遵循项目规范
  • ✅ 添加了适当的测试用例
  • ✅ 所有测试通过
  • ✅ 文档已更新
  • ✅ 没有明显的性能问题
  • ✅ 错误处理完善
  • ✅ 日志记录适当