輸入法開發實驗：地理資訊輸入法（一）
（註：其實這應該要畫很多圖來說明的，在此先略）
ilya先前和我討論到：有沒有可能拿OpenVanilla來做地理資訊的輸入工具？他的需求，簡單說來，有以下兩類：
- 輸入中文地名，出一地的英文地名或古地名
- 輸入中文地名，出一地的經緯度或其他座標資料
在和ilya以及中研院OpenGIS Lab的張欽隆討論後，我們決定將這個輸入法的開發，變成一種公開的實驗。
這篇文章便是這一系列實驗的第一篇。我的初步構想是：藉這個機會，來實現OpenVanilla最初設計的其中一個理想──簡化輸入法的開發過程，讓開發者能專心於輸入法的邏輯和演算法，而不需煩心於各種作業系統平台的實作細節。
同時，我也希望藉由這個實驗，來說明OpenVanilla晚近加入的一個新設計──所謂的「詞彙管理架構」，以及為什麼詞彙管理架構能夠填補現有輸入法設計的不足。
最後，也希望藉由這個實驗，來走一遍一個 open source project 的開發流程，包括了建立程式碼的版本管理倉庫、選擇版本授權等等雖然屬於「周邊」（peripheral）、但對於計劃延續不可或缺的部份。
問題分析
地理資訊的輸入是一件麻煩的事。由於與一個地名相關的資訊種類繁多，如果能以「地名」為中心，也就是拿地名來當key，便能輸入各種資料，對於地理相關工作應該是很有幫助的。Ilya的需求是由此出發的。
同時，地名也是一種有歷史性（historicity）的東西。地名不只是現時、此刻的存在，也代表了歷史的累積。打當今地名而能出古地名的需求，也是由此而衍生出來的。
輸入法所可能提供的協助
輸入法在軟體工程上是一種奇特的存在。雖然輸入法最早是輸入亞洲語文所不可或缺的工具（sine qua non）[1]，但是本質上輸入法是一種變換（transform）：輸入一串組字鍵碼，得出組字結果。嚴格說來輸入法其實就是一種索引鍵─鍵值（key-value）的查找關係。
而，因為輸入法在現代桌面環境上，可以與任何需要文字輸入的GUI元件共同工作，於是很奇異的，輸入法變成一種增加軟體功能的方法。也就是說，藉由擴充輸入法的功能，我們等於同時也擴充了應用程式的功能（簡繁轉換及標點符號轉換均為其例）。因此，輸入法可以被當成一種「非侵入式的外掛」（non-intrusive plug-in）。
然而，由於主流的輸入法架構，僅僅作到一次性的key-value查找（例如：以倉頡組字碼找中文字），因此就算我們打出了「台北」兩字，我們依然只能把這兩個字剪貼到另一套資料庫程式，藉以檢索與「台北」兩字相關的地理資訊。
OpenVanilla早期設計了所謂的「輸出過濾器」（output filter）的架構，是可以針對「以詞為輸出單元的輸入法」（例如酷音，每一次輸入都是一個詞）做輸出處理。例如，我們可以設計一個「打『台北』出Taipei」filter。然而過濾器的缺點是：在UI邏輯上，filter是一種單向的、多對一的（one-direction, many-to-one）轉換。對於地理資訊來說，我們需要一個反饋的過程，亦即，當打完「台北」之後，我們可能要讓用戶再一次選擇與「台北」相關的地理資訊。
這種類似「二次選字」的事情，用filter是無法做到的。
OpenVanilla的詞彙管理架構
OpenVanilla於2006年初提出了「詞彙管理架構」。事實上一套「詞彙管理架構」是由兩個元件組成的：置如輸入法之前的「鍵碼前置處理器」（Key Preprocessor）跟「詞彙補捉器」（Phrase Catcher）。詞彙補捉器其實是一個filter，只是不停地把使用者輸入的文字給收集進來。
這樣的好處是，讓非以詞彙為輸出單位的輸入法（例如倉頡，一次只輸出一個字），也能夠收集詞彙。而，透過置於輸入法之前的「鍵碼前置處理器」，我們可以在還沒進到輸入法之前，就先對使用者的按鍵做處理：例如，把從「詞彙補捉器」收集來的詞，丟進資料庫裡，或是拿來查找。
也就是說，透過 key preprocessor ，我們可以做到一個「超輸入法」（meta-input method），讓使用者可以用任何一種輸入法打完「台北」兩個字，然後再拿「台北」兩字做一些事。
由於 key processor + phrase catcher 這樣的架構可以做到「再一次的查找與轉換」，我們的地理資訊輸入需求，似乎可以再利用（reuse）這個 pattern 來達成我們的需求。
實作的方法
通常，在原型階段，我們會先用一些 dirty hack 以及 top-down approach ，很快地把程式的功能原型寫出來，來證明概念可行。在此之後，我們再改走 bottom-up approach ，細細烹煮（cook）每個所需的元件，最後再放到一起大火快炒，勾芡上桌。
由於設計樣式已經有了，這個設計也被證明可行，我們要做的是依照需求，重寫一套依地名查找地理資料的輸入法。
在此之前，我們得先把一些材料準備好。
材料：地理資訊的 XML 資料表
我們收到的是一份長相如下的 XML 資料表：
<place id='1'>
<zh_name>漁人</zh_name>
<en_name>Yuren</en_name>
<lon>121˚ 32' 40"</lon>
<lat>22˚ 1' 5"</lat>
</place>
以上是該 XML 資料表的簡化版，我們先列出中文地名、英文地名與經緯度四項資料。
生的XML資料並不是那麼好利用。OpenVanilla推薦使用SQLite3。因此我們得先把XML煮成SQLite3能用的資料。
最懶的方法：XML::Simple
煮 XML 文件的方法很多，最懶又最快的方法，當然是使用 Perl 的 XML::Simple 模組了。
#!/usr/bin/perl -w use strict; use XML::Simple; my $filename=shift or die "Must specify a filename"; my $data=XMLin($filename);
嗯，好像這樣就煮完了，似乎沒什麼挑戰性。當然，如果你只裝 XML::Simple ，在 OS X 上可能會發生一些問題（XML::Simple 預設的 XML parser 是 XML::SAX::PurePerl ，在 UTF-8 判斷上似乎有點 suck），因此建議再安裝 XML::SAX::Expat ，就會順心如意多了：
sudo cpan install XML::SAX::Expat sudo cpan install XML::Simple
然後是怎麼轉換到 SQLite3 的問題。比較笨的作法是用 Perl 的 DBI 模組，然後實際開啟一個 SQLite3 資料庫，把轉換好的 $data 依欄位一個一個寫進去。
但是，這樣做，就實在太不懶惰了。SQLite3 的好處是，我們完全可以把資料生成另一堆生的 SQL 指令，然後讓 SQLite3 來吃。因為對 SQLite3 來說，一個資料庫就是一個檔案，所以萬一不高興，反正砍掉重練就是了。
所以，我們把煮成了 Perl hash 的資料一個個倒出來：
my $places=$data->{'place'};
for my $x (sort(keys(%$places))) {
my $d = $places->{$x};
print "INSERT INTO geoinfo (zh_name, en_name, lon, lat) VALUES (",
sqlquote($d->{zh_name}), ", ",
sqlquote($d->{en_name}), ", ",
sqlquote($d->{lon}), ", ",
sqlquote($d->{lat}), ");\n";
}
也就是說呢，我們把資料 dump 成一條又一條的 SQL INSERT 指令。
那個 sqlquote 是一個小的函數，幫忙我們把字串加上 SQL 的 quote：
sub sqlquote {
my $x=shift;
$x =~ s/\'/\'\'/g;
return "'$x'";
}
然後，我們在倒資料前，先加上建立資料庫 schema 和 index 的指令：
print "CREATE TABLE geoinfo (zh_name, en_name, lon, lat);\n"; print "CREATE INDEX idx_zh_name ON geoinfo (zh_name);\n"; print "BEGIN;\n";
並在最後加上
print "COMMIT;\n";
之所以要用 SQL transaction 來做插入，是因為 SQLite 在 non-transaction insert 的表現慢得嚇死人。用了 BEGIN…COMMIT 之後大體上會瞬間完成所有 insert 的動作。
好了，這樣差不多了，只要再做點水管工（plumbing），我們就可以把 XML 檔案轉成 SQLite3 的 DB 了：
./gendb.pl source.xml | sqlite3 geoinfo.db
從這裡開始……
我們還沒談到去哪找地方放這些程式的問題，因此目前還不會有可以下載的地方。有了資料庫，我們就可以開始想想怎麼設計輸入法了。希望我很快就有時間來寫下一篇。
註解
- T. C. Chiang, D. Liu, K. M. Liu, W. Z. Yang, P. T. Tan, M. J. Hsieh, T. H. Chang, W. L. Hsu, “OpenVanilla – A Non-Intrusive Plug-In Framework of Text Services”. 2005. (Abstract).
lukhnos :: Jun.29.2006 :: tekhnologia 技術與藝術 :: 11 Comments »
