Python的异常处理及程序调试

Python的异常处理及程序调试

我们都知道在学习C语言或者Java中，编译器可以捕获很多语法错误，但是在Python中，只有在程序运行后才会执行语法检查。所以，只有在运行或测试程序时，才会真正知道该程序能不能正常运行，因此，掌握一定的异常处理语句和程序调试方法是十分必要的。
①了解什么是异常
②掌握如何使用try…execpt语句捕获异常
③掌握try…execpt…else语句的应用
④掌握try…execpt…finally语句的应用
⑤掌握如何使用raise语句抛出的异常
⑥掌握如何使用自带的IDLE进行程序调试
⑦掌握如何使用assert语句调试程序

1.异常概述

在程序运行的时候经常出现各种各样的错误，但这些错误是可以容易发现，并且能够避免的，但是，有一些程序是隐藏的，通常和操作者的操作有关。
例1.模拟幼儿园分苹果；

def division():
    '''功能：分苹果'''
    print("\n===================== 分苹果了 =====================\n")
    apple = int(input("请输入苹果的个数："))        # 输入苹果的个数
    children = int(input("请输入来了几个小朋友：")) 
    result = apple//children                        # 计算每人分几个苹果
    remain =apple-result*children                   # 计算余下几个苹果
    if remain>0:
        print(apple,"个苹果，平均分给",children,"个小朋友，每人分",result,
              "个,剩下",remain,"个。")
    else:
        print(apple,"个苹果，平均分给",children,"个小朋友，每人分",result,"个。")
if __name__ == '__main__':
    division()                                      # 调用分苹果的函数

运行程序，当输入的苹果和小朋友的个数都为10时，显示如下；

如果输入有十个苹果，但不小心输入的小朋友是0个，将得到以下错误；
如下表所示，Python中常见的异常

异常	描述
NameError	尝试访问一个没有声明的变量引发的错误
IndexError	索引超出序列范围引发的错误
IndentationError	缩进错误
ValueError	传入的值错误
KeyError	请求一个不存在的字典关键字引发的错误
IOError	输入输出错误
ImportError	当import语句无法找到模块或form无法在模块中找到相应的名称
AttributeError	尝试访问未知的对象属性引发的错误
TypeError	类型不适合引发的错误
MemoryError	内存不足
ZeroDivisionError	除数为0引发的错误

2.异常处理语句

在程序开发的时候，有些错误并不是每次都会出现，程序员需要认真对待，才能更好的避免错误。
2.1 try…except语句
在Python中，提供了try…except语句捕获并处理异常，在使用时，把可能产生错误的代码放在try语句块中，把处理结果放在except语句块中，这样，当try语句块中的代码出现错误，就会执行except语句块中的代码，如果try语句块中的代码没有错误，那么except语句块将不会执行，具体语法如下：

try:
	block1
except [ExceptionName [as alias]]:
	block2

例2.模拟幼儿园分苹果；

def division():
    '''功能：分苹果'''
    print("\n===================== 分苹果了 =====================\n")
    apple = int(input("请输入苹果的个数："))        # 输入苹果的个数
    children = int(input("请输入来了几个小朋友：")) 
    result = apple//children                        # 计算每人分几个苹果
    remain =apple-result*children                   # 计算余下几个苹果
    if remain>0:
        print(apple,"个苹果，平均分给",children,"个小朋友，每人分",result,
              "个,剩下",remain,"个。")
    else:
        print(apple,"个苹果，平均分给",children,"个小朋友，每人分",result,"个。")
if __name__ == '__main__':
    try:                                        # 捕获异常
        division()                              # 调用分苹果的函数
    except ZeroDivisionError:                   # 处理异常
        print("\n出错了 ~_~ ——苹果不能被0个小朋友分！")

当输入苹果个数为10，小朋友个数为0时，程序不抛出错误，运行结果如下所示；

但是上面的程序，苹果数和小朋友个数为整数，当出现小数时，同样也会抛出错误；
出现小数错误时，可以在程序的后面添加如下代码，则可以不抛出错误；

except ValueError as e:                    # 处理ValueError异常
        print("输入错误：",e)                   # 输出错误原因

2.2 try…except…else语句
try…except…else语句就是在原来的 try…except语句上再增加else语句，用于指定当try语句块中没有发现异常时要执行的语句块，该语句块中的内容当try语句中发现异常时，将不被执行，例如：

def division():
    '''功能：分苹果'''
    print("\n===================== 分苹果了 =====================\n")
    apple = int(input("请输入苹果的个数："))        # 输入苹果的个数
    children = int(input("请输入来了几个小朋友：")) 
    result = apple//children                        # 计算每人分几个苹果
    remain =apple-result*children                   # 计算余下几个苹果
    if remain>0:
        print(apple,"个苹果，平均分给",children,"个小朋友，每人分",result,
              "个,剩下",remain,"个。")
    else:
        print(apple,"个苹果，平均分给",children,"个小朋友，每人分",result,"个。")
if __name__ == '__main__':
    try:                                        # 捕获异常
        division()                              # 调用分苹果的函数
    except ZeroDivisionError:                   # 处理异常
        print("\n出错了 ~_~ ——苹果不能被0个小朋友分！")
        
    except ValueError as e:                    # 处理ValueError异常
        print("输入错误：",e)                   # 输出错误原因
    else:
        print("分苹果顺利完成")

运行结果为：

2.3 try…except…finally语句
完整的异常处理语句应该包含finally代码块，通常情况之下，无论程序中有无异常产生，finally代码块的代码都会被执行，其基本格式如下；

try:
	block1
except [ExceptionName [as alias]]:
	block2
finally:
	block3

例如：当小朋友的个数为0时；

def division():
    '''功能：分苹果'''
    print("\n===================== 分苹果了 =====================\n")
    apple = int(input("请输入苹果的个数："))        # 输入苹果的个数
    children = int(input("请输入来了几个小朋友：")) 
    result = apple//children                        # 计算每人分几个苹果
    remain =apple-result*children                   # 计算余下几个苹果
    if remain>0:
        print(apple,"个苹果，平均分给",children,"个小朋友，每人分",result,
              "个,剩下",remain,"个。")
    else:
        print(apple,"个苹果，平均分给",children,"个小朋友，每人分",result,"个。")
if __name__ == '__main__':
    try:                                        # 捕获异常
        division()                              # 调用分苹果的函数
    except ZeroDivisionError:                   # 处理异常
        print("\n出错了 ~_~ ——苹果不能被0个小朋友分！")
        
    except ValueError as e:                    # 处理ValueError异常
        print("输入错误：",e)                   # 输出错误原因
    else:
        print("分苹果顺利完成")

    finally:
        print("进行一次分苹果操作。")

运行结果为：

2.4 使用raise语句抛出异常
如果某个函数或方法可能会产生异常，但不想在当前函数或者方法中处理这个问题，则可以使用raise语句在函数或方法中抛出异常，格式为

raise []ExceptionName[(reason)]

例如：模拟幼儿园分苹果（每个人至少分到一个苹果）。

def division():
    '''功能：分苹果'''
    print("\n===================== 分苹果了 =====================\n")
    apple = int(input("请输入苹果的个数："))                     # 输入苹果的个数
    children = int(input("请输入来了几个小朋友："))
    if apple < children:
        raise ValueError("苹果太少了，不够分...")
    result = apple // children                                   # 计算每人分几个苹果
    remain = apple - result * children                          # 计算余下几个苹果
    if remain > 0:
        print(apple, "个苹果，平均分给", children, "个小朋友，每人分", result,
              "个,剩下", remain, "个。")
    else:
        print(apple, "个苹果，平均分给", children, "个小朋友，每人分", result, "个。")
if __name__ == '__main__':
    try:                                                           # 捕获异常
        division()                                                 # 调用分苹果的函数
    except ZeroDivisionError:                                    # 处理异常
        print("\n出错了 ~_~ ——苹果不能被0个小朋友分！")
    except ValueError as e:
        print("\n出错了 ~_~ ——",e)

运行结果为：

3.程序调试

在程序开发的时候，避免不了一些错误，有语法方面的，也有逻辑方面的，对于语法方面的错误容易检测，因为程序会直接停止，并且给出错误提示，相对而言逻辑错误就 不太好找出错误，所以一定要掌握一定的程序调试方法，
3.1 利用自带的IDLE进行程序调试
（1）打开IDLE，在主菜单中选择Debug→Debugger;
（2）打开需要调试的文件，并且添加新的断点，
3.2 使用assert语句调试程序
在程序开发中，除了使用开发工具自带的程序调试工具之外，还可以在代码中通过print()函数把可能出现的问题的变量输出进行查看，但是这种方法会产生很多垃圾，所以调试之后还需要进行删除，语法格式为：

assert expression [,reason]

例如：

def division():
    '''功能：分苹果'''
    print("\n===================== 分苹果了 =====================\n")
    apple = int(input("请输入苹果的个数："))           # 输入苹果的个数
    children = int(input("请输入来了几个小朋友："))
   
    assert apple > children ,"苹果不够分"
    
    result = apple//children                           # 计算每人分几个苹果
    remain =apple-result*children                      # 计算余下几个苹果
    if remain>0:
        print(apple,"个苹果，平均分给",children,"个小朋友，每人分",result,
               "个,剩下",remain,"个。")
    else:
        print(apple,"个苹果，平均分给",children,"个小朋友，每人分",result,"个。")
if __name__ == '__main__':
    division()                       # 调用分苹果的函数

运行结果为：
程序抛出错误，可以将 division() 替换为如下语句，程序就可以避免出现错误，

 try:
        division()                                    # 调用分苹果的函数
    except AssertionError as e:
        print("\n输入有误：",e)