multiprocessing input入力待ち最中のカウントダウンの表示

Question

import random
import os
import time

os.system("CLS")

開始時間 = time.monotonic()

for ループ数 in range(10):
    value1 = random.randint(0, 9)
    value2 = random.randint(0, 9)
    x=int(input(str(value1) + "+" + str(value2) + "\n"))

    if value1+value2 == x:
        print("正解!")
    else:
        print("不正解...")

    time.sleep(0.5)
    os.system("CLS")

終了時間 = time.monotonic()
print(str(int(終了時間-開始時間)) + "秒")

1桁と1桁の足し算を出題していくプログラムなのですが、
回答までにかかった時間だけではなく、
一問毎に時間制限をアニメーション的に表示したいと考えています

またinput入力待ち最中に同時並行的にカウントダウンを表示したいと思っています

自分なりに考えた結果、マルチスレッドを使えばいいのかなという結論に至りました
しかし、カウントダウンのアニメーションとinputがどうしても競合してしまいます...

import random
import os
import time
import multiprocessing

os.system("CLS")

def カウントダウン():
    for ループ数 in range(10):
        print(str(ループ数), end = "\r")
        time.sleep(1)

if __name__ == "__main__":
    開始時間 = time.monotonic()
    for ループ数 in range(10):
        value1 = random.randint(0, 9)
        value2 = random.randint(0, 9)

        n  = multiprocessing.Process(target = カウントダウン)
        n.start()

        x = int(input(str(value1) + "+" + str(value2)))

        if value1+value2 == x:
            print("正解!")
        else:
            print("不正解...")

        n.terminate()
        time.sleep(0.5)
        os.system("CLS")

    終了時間 = time.monotonic()
    print(str(int(終了時間-開始時間)) + "秒")

このコードですと、アニメーション的な表示をするために使ったキャベッジリターンが、inputを邪魔してしまいますし、
下のコードのようにos.system("CLS")を使ってもやはりinputを打ち消してしまいます...

def カウントダウン():
    for ループ数 in range(10):
        print(str(ループ数))
        time.sleep(1)
        os.system("CLS")

アイデアの問題なのか、それとも方法が悪いのかわかりませんが
この問題を解決するヒントでもいいので、ご教授お願いします><

Answer 1

printで標準出力(stdout)に文字列を出力した場合、その文字列のとおりに画面上に表示されていきます。特殊な文字を使う事で、次の文字出力位置を左端に移動したり（CR）、次の行に進めたり（LF）します。
このあたりの動作は、昔のタイプライターをイメージしてもらえば分かりやすいのですが、印字位置（カーソル位置）は常に、左から右へ、上から下へ進んでいきます。(参考: 改行コードとそれにまつわるタイプライターのお話)

input関数でもこの「カーソル位置」が利用されていて、 input('文字列') のように実行した場合 '文字列' は直前のカーソル位置に出力されるし、ユーザーが入力する文字列も、その時点のカーソル位置に「エコーバック」して表示されます。エコーバックとは、「標準入力（＝キーボード）」から入力された文字列を「標準出力（＝コンソール）」にprintする処理のことですが、 input 関数はこれを自動的にやってくれています。

このような特性のある標準出力上で、ユーザー入力を受け付けつつカウントダウンも表示更新していきたい場合、以下の処理が必要になります。

1. カーソルを任意の位置に移動してカウントを出力する
2. ユーザー入力を「エコーバック」しない（=input関数は使えない）
3. ユーザー入力された文字を表示したい位置にカーソルを移動して、その文字を出力する

カーソルを移動させるには、コンソールが縦横何文字表示できるのかという座標情報を取得したうえで、どの座標に移動させるのかを指示する特殊な文字（エスケープシーケンス）を使って行います。このような処理をするライブラリとして curses があります。cursesはPythonに限らず知られているライブラリですが、Pythonから扱いやすいようにPythonの標準ライブラリでも提供されています。
cursesの使い方については、以下を参考にしてください。

• 16.10. curses — 文字セル表示を扱うための端末操作 - Python 3.6.1 ドキュメント
• ターミナルの復権：隠れた名ライブラリ curses を使いこなす by Ransui Iso

Comments

[退会済みユーザー]

ありがとうございます！
返信遅れてすいません
文字入力などは何気なく使っていましたがそのような仕組みで動いていたんですね　勉強になります

cursesはwindows環境だと使えないみたいなので、
unicursesを使う事になりそうですが、ざっと調べた感じ情報が少なくてすぐに習得出来そうにないのと、もう一つの回答もwindowsでは弊害が起きる部分があるみたいなので、自分がしっかり理解できたうえでしっくり来た方をベストアンサーとしたいので、しばらくの間保留にさせてただきます><

Answer 2

マルチスレッド・マルチプロセスを使っても、標準入力・標準出力はひとつですから奪い合いになってしまいますね。

signal.alarm() で指定時間経過後に SIGALRM を送出させてタイムアウト処理させるのはどうでしょうか？

alfredplpl/InputTools.py を参考にしてみました。

# This code is distributed under the 3-Clause BSD license (New BSD license).
# 基本的に作者の名前を書いていただければ、商用利用も可能です。なお、保証はいたしかねます。

def wait_key(timeout_sec):
    import signal

    __author__ = 'alfredplpl'

    def timeout(signum, frame):
        raise RuntimeError("timeout")

    signal.signal(signal.SIGALRM, timeout)
    signal.alarm(timeout_sec)
    try:
        key = input()
    except (RuntimeError):
        key = None
    finally:
        signal.alarm(0)

    return key


def take_test(q, a, tlimit=10):
    print(q)
    for i in range(tlimit):
        print(
            "\r制限時間{}秒 {}{} :".format(
                tlimit, '>' * (i + 1), '_' * (tlimit - i - 1)), end='')
        key = wait_key(1)
        if key is not None:
            if key == a:
                print('正解!')
                return True
            else:
                print('違うよ')
    print('時間切れ')
    return False


if __name__ == "__main__":
    take_test('もんだい. 10+20は?', '30')

$ python3 input.py
もんだい. 10+20は?
制限時間10秒 >>________ :1
違うよ
制限時間10秒 >>>>>>>>>> :時間切れ

$ python3 input.py
もんだい. 10+20は?
制限時間10秒 >>>_______ :10
違うよ
制限時間10秒 >>>>______ :30
正解!

カウントダウンのアニメーションはCLIツールでおなじみである、CR(行先頭にカーソルを移動)させて、次のメッセージを print して変化したように見せるという手法と取っています。

こんなかんじでしょうか？

Comments

[退会済みユーザー]

回答ありがとうございます！
windows環境だと、signal.alarm()は使えないみたいですね
環境書いてなくてすいません
windowsで何が使えるかは現状把握できていないので、その辺りを理解できたうえで、ベストアンサーを決めようと思いますので、しばらく保留と言う形にさせていただきます><