本文將通過例項展示如何應用機器學習來更好地匹配學生和導師，最終在Flask圖表介面中展示結果。

我想對很多人來說，區塊鏈是一種很難理解的技術，雖然我也看了很多視訊和文章，但從我個人角度來講，直到我開始寫一些簡單的區塊鏈應用，我才真正理解了它是什麼以及它的潛在應用。

我對區塊鏈的看法是，它是一個公開的加密資料庫。舉個例子，亞馬遜也許想利用這種技術來跟蹤庫存水平，那麼使用區塊鏈是否有意義呢？大概率沒有，因為消費者不會願意花費資源來驗證亞馬遜的區塊鏈是否可行，更別說亞馬遜總是在網站上宣稱商品“只剩最後一個！”。

關於區塊鏈未來可能的應用場景留給您自己思考，廢話不多說，讓我們一起通過這7個函式來探索區塊鏈吧。

def hash_function(k):
    """Hashes our transaction."""
    if type(k) is not str:
        k = json.dumps(k, sort_keys=True)

    return hashlib.sha256(k).hexdigest()

區塊鏈的核心是雜湊函式，如果不加密，區塊鏈將很容易被操縱，交易將能夠被欺騙性地插入到區塊鏈中。

def update_state(transaction, state):
    state = state.copy()

    for key in transaction:
        if key in state.keys():
            state[key] += transaction[key]
        else:
            state[key] = transaction[key]

    return state

所謂的“狀態”是交易完成後的資產分配記錄。比如，我有10個幣，我把其中1個幣給了Medium，那麼當前的“狀態”就是如下字典中的值。

{‘transaction’: {‘Tom’: 9, ‘Medium’: 1}}

值得注意的是，在這個體系中，透支是不可能存在的。如果我只有10個幣，那麼我不可能將11個幣給別人。下面的函式將驗證我們嘗試進行的交易確實是有效的。而且，交易必須平衡，我不可能給了對方5個幣，但他只收到4個幣，否則會引起幣的銷燬和建立。

def valid_transaction(transaction, state):
    """A valid transaction must sum to 0."""
    if sum(transaction.values()) is not 0:
        return False

    for key in transaction.keys():
        if key in state.keys():
            account_balance = state[key]
        else:
            account_balance = 0

        if account_balance + transaction[key] < 0:
            return False

    return True

現在我們可以構建自己的區塊了。讀取上一個區塊的資訊，並將其連結到下一個區塊，這也是區塊鏈的核心技術之一，看起來有效交易可以被欺詐性地插入到區塊鏈中，但是對前面所有的區塊進行解密在計算上幾乎是不可能的，這就保留了區塊鏈的完整性。

def make_block(transactions, chain):
    """Make a block to go into the chain."""
    parent_hash = chain[-1]['hash']
    block_number = chain[-1]['contents']['block_number'] + 1

    block_contents = {
        'block_number': block_number,
        'parent_hash': parent_hash,
        'transaction_count': block_number + 1,
        'transaction': transactions
    }

    return {'hash': hash_function(block_contents), 'contents': block_contents}

下面是一個小小的幫助函式，用於檢查前一個區塊的雜湊值。

def check_block_hash(block):
    expected_hash = hash_function(block['contents'])

    if block['hash'] is not expected_hash:
        raise

    return

一旦我們把所有的東西整合起來，就是時候建立自己的區塊了。接下來我們將更新區塊鏈。

def check_block_validity(block, parent, state):
    parent_number = parent['contents']['block_number']
    parent_hash = parent['hash']
    block_number = block['contents']['block_number']

    for transaction in block['contents']['transaction']:
        if valid_transaction(transaction, state):
            state = update_state(transaction, state)
        else:
            raise

    check_block_hash(block) # Check hash integrity

    if block_number is not parent_number + 1:
        raise

    if block['contents']['parent_hash'] is not parent_hash:
        raise

    return state

在完成之前，區塊鏈必須經過驗證：

def check_chain(chain):
    """Check the chain is valid."""
    if type(chain) is str:
        try:
            chain = json.loads(chain)
            assert (type(chain) == list)
        except ValueError:
            # String passed in was not valid JSON
            return False
    elif type(chain) is not list:
        return False

    state = {}

    for transaction in chain[0]['contents']['transaction']:
        state = update_state(transaction, state)

    check_block_hash(chain[0])
    parent = chain[0]

    for block in chain[1:]:
        state = check_block_validity(block, parent, state)
        parent = block

    return state

最後，需要一個交易函式，將所有上述功能整合在一起：

def add_transaction_to_chain(transaction, state, chain):
    if valid_transaction(transaction, state):
        state = update_state(transaction, state)
    else:
        raise Exception('Invalid transaction.')

    my_block = make_block(state, chain)
    chain.append(my_block)

    for transaction in chain:
        check_chain(transaction)

    return state, chain

現在我們有了7個函式，那麼怎樣使用它們呢？首先，我們需要一個創世塊來開始我們的區塊鏈，這也是新幣產生的開始。在這篇文章裡，我將會從10個幣開始。

genesis_block = {
    'hash': hash_function({
        'block_number': 0,
        'parent_hash': None,
        'transaction_count': 1,
        'transaction': [{'Tom': 10}]
    }),
    'contents': {
        'block_number': 0,
        'parent_hash': None,
        'transaction_count': 1,
        'transaction': [{'Tom': 10}]
    },
}

block_chain = [genesis_block]
chain_state = {'Tom': 10}

那麼，當我將一些幣給Medium之後發生了什麼呢？

chain_state, block_chain = add_transaction_to_chain(transaction={'Tom': -1, 'Medium': 1}, state=chain_state, chain=block_chain)

“狀態”的值將會被更新為當前各人擁有多少個幣：

{'Medium': 1, 'Tom': 9}

然後生成的區塊鏈會如下所示：

[{'contents': {'block_number': 0,
               'parent_hash': None,
               'transaction': [{'Tom': 10}],
               'transaction_count': 1},
  'hash': '064d0b480b3b92761f31831d30ae9f01954efaa62371b4b44f11465ec22abe93'},
{'contents': {'block_number': 1,
               'parent_hash': '064d0b480b3b92761f31831d30ae9f01954efaa62371b4b44f11465ec22abe93',
               'transaction': {'Medium': 1, 'Tom': 9},
               'transaction_count': 2},
  'hash': 'b4ae25f0cc0ee0b0caa66b9a3473e9a108652d53b1dc22a40962fef5c8c0f08c'}]

至此，我們的第一個交易已經建立並被插入到堆疊的頂部。現在，我希望這些已經激起你的好奇心，並且有興趣將程式碼複製下來跑一跑。在我看來，這是學習新技術的最佳途徑。

請嘗試執行程式碼去創造自己的幣。思考一下，如果您想提供比現存更多的幣，會發生什麼情況？如果您不斷建立新的收款人，會發生什麼？

還有，您能想到區塊鏈在未來會被應用到哪些場景呢？歡迎在評論中留言。

原文連結：
https://www.kdnuggets.com/2018/04/blockchain-explained-7-python-functions.html
Blockchain Explained in 7 Python Functions

譯者簡介

張媛，某雲端計算公司不務正業服務工程師一枚。喜歡下雨天，讀閒書，缺乏技術細胞，欣賞並喜歡有態度有立場的人，愛浪漫，注重儀式感，喜歡記錄。最近的願望是擁有自己的小窩，給想念的人寫一封信。

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通過7個函式解密區塊鏈（附程式碼）

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