Переводчик азбуки Морзе на Python

Экран ноутбука с редактором кода и примером программы

Азбука Морзе существует с начала XIX века и успешно перешла в цифровую эпоху. Её использовали для связи во время Второй мировой войны, в авиации и в морской навигации; сейчас её часто применяют в обучающих приложениях, системах доступности и любительской радиосвязи.

Если вам незнаком этот способ кодирования, ниже вы найдёте краткое объяснение, пошаговую реализацию переводчика на Python и набор практических улучшений и тестов, чтобы превратить учебный скрипт в стабильный инструмент.

Что такое азбука Морзе?

Азбука Морзе — метод кодирования символов текста последовательностями коротких и длинных сигналов, обычно обозначаемых точками (.) и тире (-). Названа в честь Сэмюэла Морзе, одного из изобретателей телеграфа. Сигналы можно передавать звуком, светом или другими физическими импульсами, воспринимаемыми человеком или машиной.

Ключевая идея: более часто употребляемые буквы получают короткие коды (например, буква E представлена одной точкой). В реализации переводчика на компьютере буквы и знаки соответствуют строкам из точек и тире.

Краткое определение: Морзе — бинарный префиксный код, используемый для текстовой передачи по простым каналам.

Как реализовать переводчик Морзе на Python

Ниже приведён минимально рабочий пример. Сначала определим словарь соответствий символ → код.

MORSE_CODE_DICT = { 'A':'.-',     'B':'-...',  
                   'C':'-.-.',   'D':'-..',     'E':'.',  
                   'F':'..-.',   'G':'--.',     'H':'....',  
                   'I':'..',     'J':'.---',    'K':'-.-',  
                   'L':'.-..',   'M':'--',      'N':'-.',  
                   'O':'---',    'P':'.--.',    'Q':'--.-',  
                   'R':'.-.',    'S':'...',     'T':'-',  
                   'U':'..-',    'V':'...-',    'W':'.--',  
                   'X':'-..-',   'Y':'-.--',    'Z':'--..',  
                   '1':'.----',  '2':'..---',   '3':'...--',  
                   '4':'....-',  '5':'.....',   '6':'-....',  
                   '7':'--...',  '8':'---..',   '9':'----.',  
                   '0':'-----',  ', ':'--..--', '.':'.-.-.-',  
                   '?':'..--..', '/':'-..-.',   '-':'-....-',  
                   '(':'-.--.',  ')':'-.--.-' }

Пояснение: ключи словаря — символы, которые вы хотите кодировать (обычно A–Z, цифры 0–9 и некоторые знаки). Значения — строки из ‘.’ и ‘-‘. В практических задачах можно расширить словарь под локальные алфавиты.

Функция шифрования (текст → Морзе)

Принцип простой: просмотреть символы входной строки, для каждого символа добавить его морзянку и один пробел как разделитель между символами; два пробела используются как разделитель между словами.

def encrypt(message):
    cipher = ""
    for letter in message:
        if letter != " ":
            cipher += MORSE_CODE_DICT[letter] + " "
        else:
            cipher += " "
    return cipher

Важно: входные символы должны быть в верхнем регистре, если ключи словаря — заглавные буквы. Также полезно обработать неизвестные символы (см. улучшения ниже).

Функция дешифровки (Морзе → текст)

Алгоритм проходит по символам морзянки, собирает последовательности точек/тире до пробела и ищет сопоставление в словаре. Два подряд идущих пробела интерпретируются как граница слов.

def decrypt(message):
    message += " "
    decipher = ""
    citext = ""

    for letter in message:
        if letter != " ":
            i = 0
            citext += letter
        else:
            i += 1

            if i == 2:
                decipher += " "
            else:
                for key, value in MORSE_CODE_DICT.items():
                    if citext == value:
                        decipher += key

                citext = ""

    return decipher

Этот вариант корректен, но при большом объёме дешифровки итерация по всем парам ключ–значение при каждой букве неэффективна. Ниже — улучшение.

Улучшения и практические рекомендации

Ниже — набор улучшений, которые делают переводчик надёжнее и удобнее.

Обратная карта (словарь value → key) для O(1) поиска при дешифровке:

INVERSE_MORSE = {v: k for k, v in MORSE_CODE_DICT.items()}

def decrypt_fast(message):
    message += " "
    decipher = ""
    citext = ""
    i = 0

    for letter in message:
        if letter != " ":
            i = 0
            citext += letter
        else:
            i += 1
            if i == 2:
                decipher += " "
            elif citext:
                decipher += INVERSE_MORSE.get(citext, "?")
                citext = ""

    return decipher

Здесь неизвестные последовательности заменяются на знак вопроса ‘?’, чтобы явно отметить ошибки вместо исключений.

Обработка ввода: приводите текст к upper(), очищайте лишние пробелы и заменяйте недопустимые символы до передачи в encrypt.
Поддержка локализации: для других языков добавьте соответствующие символы и правила разбиения слов.
Формат вывода: при необходимости добавляйте визуализаторы (точки и тире с цветом), звук (генерация тонов) или мигание светодиода/фонаря для физических интерфейсов.
Тайминги: в радиосвязи и аппаратной реализации между точками/тире и буквами используются интервалы. Для CLI это не нужно, но при генерации аудио или GPIO стоит следовать стандартам.

Пример CLI-утилиты

Небольшая программа для запуска из терминала — принимает флаг “-e” для шифрования и “-d” для дешифровки.

if __name__ == '__main__':
    import sys
    mode = sys.argv[1] if len(sys.argv) > 1 else '-e'
    text = ' '.join(sys.argv[2:]) if len(sys.argv) > 2 else input('Введите текст или Морзе: ')

    if mode == '-e':
        print(encrypt(text.upper()))
    else:
        print(decrypt_fast(text))

Примеры запуска и тесты

Примеры из исходного материала (переводчик ожидает заглавные буквы):

message = "Make Use Of"
result = encrypt(message.upper())
print(result)

message = "-- .- -.- .  ..- ... .  --- ..-."
result = decrypt(message)
print(result)

Ожидаемый вывод первой команды: последовательность морзянки для каждого символа с пробелами между ними; для второй — исходная фраза в верхнем регистре.

Тестовые случаи (минимальный набор):

Простая фраза: “SOS” → “… — …” и обратно.
Фраза с пробелами: “HELLO WORLD” → проверка двойных пробелов.
Неизвестный символ: “HELLO@” → проверка замены/ошибки.
Цифры: “2026” → корректная кодировка и декодировка.
Пунктуация: “,.?()” → если поддерживается, проверка точности.

Критерии приёмки

Переводчик корректно шифрует все символы, определённые в словаре.
Дешифратор возвращает исходный текст для валидных входов.
Неизвестные секвенции помечаются явно (например, ‘?’).
CLI-утилита обрабатывает ввод из аргументов и стандартного ввода.

Когда такой переводчик не подходит

Если требуется машинный перевод с поддержкой расширенных наборов символов (например, нелатинских алфавитов) без адаптации словаря.
Для передачи в реальном времени с точными таймингами и синхронизацией потребуется аппаратная реализация и соблюдение временных стандартов.
Если безопасность критична: Морзе не предназначен как криптографический шифр — он предоставляет кодирование, но не шифрование.

Альтернативные подходы

Использовать существующие библиотеки и пакеты (PyPI) для Морзе, чтобы не писать всё вручную.
Для звуковых реализаций применять библиотеки генерации аудиосигналов (pydub, simpleaudio).
Для GUI — обёртки на Tkinter, PyQt или веб-интерфейс.

Мини-методология разработки

Начните с определения требований: поддерживаемые символы, формат входа/выхода, режимы (CLI/GUI/аудио).
Реализуйте словарь и базовые функции encrypt/decrypt.
Добавьте обратную карту и обработку ошибок.
Напишите юнит-тесты для каждого сценария.
Покройте крайние случаи (пустая строка, неправильные разделители).
Оптимизируйте и профилируйте при необходимости.

Чек-лист для роли разработчика

Создать и документировать MORSE_CODE_DICT.
Реализовать encrypt и decrypt_fast.
Обработать неизвестные символы и регистр.
Добавить тесты и CI-проход.
Подготовить инструкцию для пользователя (CLI/GUI).

Роли тестирования и приёмка

Тестировщик должен выполнить базовый набор тестов (см. раздел «Тестовые случаи»), проверить поведение при ошибках, оценить устойчивость к неверному вводу и подтвердить соответствие критериям приёмки.

Факты и подсказки

Азбука поддерживает латинский алфавит A–Z, цифры 0–9 и ряд знаков препинания.
В текстовых реализациях принято разделять символы одним пробелом, а слова — двумя пробелами.

Выводы и дальнейшие шаги

Переводчик азбуки Морзе на Python — хорошая учебная задача, сочетающая работу со словарями, строками и вводом/выводом. После реализации базовой версии стоит добавить обратную карту для дешифровки, обработку ошибок, юнит-тесты и опционально поддержку звуковых или световых интерфейсов. В продакшене выбирайте готовые библиотеки, если нужна интеграция с внешними системами.

Результат работы переводчика азбуки Морзе в консоли

Инструкция для Gboard (Google Keyboard): откройте Настройки Gboard → Языки → English (U.S.) → пролистайте варианты и выберите Morse code. После этого клавиатура будет поддерживать ввод в виде кодов Морзе и работать с сервисами доступности, такими как TalkBack или Switch Access.

1-строчный глоссарий

Морзянка: последовательность точек и тире, представляющая символ.
Шифрование: преобразование текста в Морзе.
Дешифровка: обратное преобразование Морзе в текст.

Замечание: азбука Морзе не является средством шифрования и не обеспечивает конфиденциальность сообщений.

Резюме

Переводчик Морзе на Python прост в реализации и хорошо расширяется. Для реальных приложений добавьте инвертированный словарь, обработку ошибок, тесты и пользовательский интерфейс.