Python基础学习Day9

Day 9

导引问题

在实际工作中，我们遇到的情况不可能是非常完美的。比如：你写的某个模块，用户输入不一定符合你的要求；你的程序要打开某个文件，这个文件可能不存在或者文件格式不对；你要读取数据库的数据，数据可能是空的；我们的程序再运行，但是内存或硬盘可能满了等等。

软件程序再运行过程中，非常可能遇到刚刚提到的这些问题，我们称之为异常，英文是：Exception，意思是例外。遇到这些例外情况，或者叫异常，我们怎么让写的程序做出合理的处理，而不至于程序崩溃呢？

如果我们要拷贝一个文件，在没有异常的情况下，我们需要考虑各种异常情况，伪代码如下：

【示例】伪代码使用if处理程序中可能出现的各种情况

#将d:/a.txt拷贝到e:盘

if 'd:/a.txt'这个文件存在:
    if e盘的空间大于a.txt文件长度:
        if 文件复制一半IO流断掉:
            停止copy,输出：IO流出问题！
        else:
            copyFile('d:/a.txt','e:/a.txt')
        else:
            print('e盘空间不够存放a.txt!')
    else:
        print('a.txt不存在！')

这种方式有两个坏处：

1. 逻辑代码和错误处理代码放在一起！
2. 程序员本身需要考虑的例外情况较复杂，对程序员本身要求较高！

那么我们如何解决应对异常情况呢？Python的异常机制给我们提供了方便的处理方式。如上情况，如果是用python的异常机制来处理，示意代码如下（仅限示意，不能运行）：

#将d:/a.txt拷贝到e:盘

try:

copyFile(‘d:/a.txt','e:/a.txt’)

except:

print(‘无法拷贝文件’)

异常机制本质

  

异常指程序运行过程中出现的非正常现象，例如用户输入错误、除数为零、需要处理的文件不存在、数组下标越界等。

所谓异常处理，就是指程序再出现问题时依然可以正确的执行剩余的程序，而不会因为异常而终止程序执行。

python中，引进了很多用来描述和处理异常的类，称为异常类。异常类定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法。下面较为完整的展示了python中内建异常类的继承层次：

 

我们处理一下，遇到的第一个异常

#测试简单的0不能做除数异常

a = 3/0

结果：

Traceback (most recent call last):

  File "C:/Users/Administrator/PycharmProjects/MyDemo/day1/异常.py", line 1, in

    a=3/0

ZeroDivisionError: division by zero

Python中一切皆是对象，异常也采用对象的方式来处理。处理过程：

1.抛出异常：在执行一个方法时，如果发生异常，则这个方法生成代表该异常的一个对象，停止当前执行路径，并把异常对象提交给解释器。

2.捕获异常：解释器得到该异常后，寻找相对应的代码来处理该异常

#Traceback追溯，追根溯源，most recent call last最后一次调用

def a():
    num = 1/0

def b():
    a()

def c():
    b()

c()

解决异常问题的态度

   

学习完异常相关知识点，只是开始对异常有些认识，不意味着你会调试任何异常；调试异常，需要大量的经验作为基础。因此，大家不要在此停留，继续往后学习。碰到每个异常，都要花心思去解决而不要动不动张口问人，通过自己扥努力无法解决，再去找老师同学帮助解决。

解决每一个遇到的异常，建议大家遵徐如下三点：

1. 不慌张，细看信息，定位错误，看清楚报的错误信息，并定位发生错误的地方
2. 百度并查看十个相关帖子，将异常类信息进行百度，至少查看十个以上的相关帖子
3. 以上两步仍然无法解决，找老师同学协助解决

    正常情况，自己遵循如上步骤解决30个以上的错误，就能积累初步的调试经验，以后遇到大部分错误都能独立完成。

异常解决的关键：定位

当发生异常时，解释器会报相关的错误信息，并会在控制台打印出相关错误信息，我们只需按照从上到下的顺序即可追溯（Traceback）错误发生的过程

【示例】追溯异常发生的过程

结果：从上往下看，最终其实只有num = 1/0是错误的
Traceback (most recent call last):

  File "C:/Users/Administrator/PycharmProjects/MyDemo/day1/异常.py", line 12, in

    c()

  File "C:/Users/Administrator/PycharmProjects/MyDemo/day1/异常.py", line 10, in c

    b()

  File "C:/Users/Administrator/PycharmProjects/MyDemo/day1/异常.py", line 7, in b

    a()

  File "C:/Users/Administrator/PycharmProjects/MyDemo/day1/异常.py", line 4, in a

    num = 1/0

ZeroDivisionError: division by zero

try...一个except结构

try...except是最常见的异常处理结构。结构如下：

try:

被监控的可能引发异常的语句块

  except  BaseException[as  e]:

      异常处理语句块

      

      try块包含着可能引发异常的代码，except块则用来捕捉和处理发生的异常。执行的时候，如果try块中没有引发异常，则跳过except块继续执行后续代码；执行的时候，如果try块中发生了异常，则跳过try块中的后续代码，调到相应的except块中处理异常；异常处理完后，继续执行后续代码

·遇到异常的执行顺序

 

执行结果：

step1

step3

division by zero

step4

【示例】循环输入数字，如果输入的不是数字则处理异常，直到输入88，结束

 

#coding=utf-8
#示例，循环输入数字，如果不是数字则处理异常，直到输入88，则结束循环

while True:
    try:
        x = int(input('请输入一个数字'))
        print('输入的数字：', x)
        if x == 88:
            print('退出程序')
            break
    except BaseException as e:
        print(e)
        print('异常，输入的不是一个数字')

print('循环数字输入程序结束')

结果：

请输入一个数字9

输入的数字： 9

请输入一个数字d

invalid literal for int() with base 10: 'd'

异常，输入的不是一个数字

请输入一个数字88

输入的数字： 88

退出程序

循环数字输入程序结束

try...多个except结构

上面的结构可以捕获所有的异常，工作中也很常见。但是，从经典理论考虑，一般建议尽量捕获可能出现的多个异常（按照先子类后父类的顺序，因为如果一开始就BaseException，就直接显示了），并且针对性的写出异常处理代码，为了避免遗漏可能出现的异常，可以在最后增加BaseException。结构如下：

try:

被监控的、可能引发异常的语句块

except  Exception1:

处理Exception1的语句块

except  Exception2:

处理Exception2的语句块

...

exception BaseException:

处理可能遗漏的异常的语句块

【示例】多个except结构

#coding=utf-8
#测试try...多个except结构

try:
    a = input('请输入一个被除数')
    b = input('请输入一个除数')
    c = float(a) / float(b)
    print(c)
except ZeroDivisionError:
    print('异常。不能除以0')
except ValueError:
    print('异常，不能将字符串转化成数字')
except NameError:
    print('异常，变量不存在')
except BaseException as e:
    print(e)

try...except...else结构

try...except...else结构增加了’else块’。如果try块中没有抛出异常，则执行else块。如果try块中抛出异常，则执行except块，不执行else块。

【示例】try...except...else结构进行测试

try:
    a = input('请输入一个被除数')
    b = input('请输入一个除数')
    c = float(a) / float(b)
except BaseException as e:
    print(e)
else:
    print('除的结果是',c)

结果：
请输入一个被除数5

请输入一个除数0

float division by zero

请输入一个被除数5

请输入一个除数3

除的结果是 1.6666666666666667

try...except...finally结构

try...except...finally结构中，finally块无论是否发生异常都会被执行：通常用来释放try块中申请的资源

【示例】try...except..finally结构简单测试

try:
    a = input('请输入一个被除数')
    b = input('请输入一个除数')
    c = float(a) / float(b)
except BaseException as e:
    print(e)
else:
    print('除的结果是',c)
finally:
    print('我是finally中的语句，无论发生异常与否，都执行！')

print('程序结束')

结果：
请输入一个被除数5

请输入一个除数4

除的结果是 1.25

#测试finally
try:
    f = open("d:/add.txt","r")
    content = f.readline()
    print(content)
except:
    print('文件未找到')
finally:
    print('run in finally,关闭资源')
    try:
        f.close()
    except BaseException as e:
        print(e)

print('程序执行结束')

我是finally中的语句，无论发生异常与否，都执行！

程序结束

 【示例】测试finally

#测试finally
try:
    f = open("d:/add.txt","r")
    content = f.readline()
    print(content)
except:
    print('文件未找到')
finally:
    print('run in finally,关闭资源')
    try:
        f.close()
    except BaseException as e:
        print(e)

print('程序执行结束')

结果：
文件未找到

run in finally,关闭资源

name 'f' is not defined

程序执行结束

return语句和异常处理问题

由于retrun有两种作用：1.结束方法运行2.返回值。我们一般不把return放到异常处理结构中，而是放到方法最后

【示例】return和异常结构的正确处理方式

#一般不要将return语句放到try、except、else、fianlly块中，会发生一些意想不到的错误。建议放到方法最后

def test01():
    print('step1')
    try:
        x = 3/0
        #return 'a'
    except:
        print('step2')
        print('异常：0不能做除数')
        #return 'b'
    finally:
        print('step4')
        #return 'd'

    print('step5')
    return 'e'

print(test01())

常见异常的解决

python中的异常都派生来自BaseException类，本节我们测试和列出常见的一些异常，方便学习

1.SyntaxError：语法错误

int a = 3

int a = 3         ^ SyntaxError: invalid syntax

2.NameError：尝试访问一个没有申明的变量

print(a)

print(a) NameError: name 'a' is not defined

3.ZeroDivisionError：除数为0错误（零除错误）

a = 3/0

a = 3 / 0 ZeroDivisionError: division by zero

4.ValueError：数值错误

float(‘gaoqi’)

float(‘gaoqi’)                 ^ SyntaxError: invalid character in identifier

5.TypeError：类型错误

a = 123 + ‘abc’

a = 123 + 'abc' TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

6.AttributeError：访问对象的不存在属性

a = 100 a.sayhi()

a.sayhi() AttributeError: 'int' object has no attribute 'sayhi'

7.IndexError：索引越界异常

a = [4,5,6] a[10]

a[10] IndexError: list index out of range

8.KeyError：字典的关键字不存在

a = {‘name’:’gaoqi’,’age’:18} a[‘salary’]

a['salary'] KeyError: 'salary'

常见异常汇总

建议大家通读，把异常相关的单词背下来熟悉一下，这样可以克服“畏难情绪”

异常名称                             描述
BaseException                        所有异常的基类
SystemExit                            解释器请求退出
KeyboardInterrupt                      用户中断执行(通常是输入^C)
Exception                             常规错误的基类
StopIteration                           迭代器没有更多的值
GeneratorExit                         生成器(generator)发生异常来通知退出
StandardError                           所有的内建标准异常的基类
ArithmeticError                          所有数值计算错误的基类
FloatingPointError                        浮点计算错误
OverflowError                           数值运算超出最大限制
ZeroDivisionError                         除(或取模)零 (所有数据类型)
AssertionError                           断言语句失败
AttributeError                           对象没有这个属性
EOFError                              没有内建输入,到达EOF 标记
EnvironmentError                          操作系统错误的基类
IOError                                  输入/输出操作失败
OSError                                 操作系统错误
WindowsError                            系统调用失败
ImportError                              导入模块/对象失败
LookupError                             无效数据查询的基类
IndexError                               序列中没有此索引(index)
KeyError                                 映射中没有这个键
MemoryError                             内存溢出错误(对于Python 解释器不是致命的)
NameError                               未声明/初始化对象 (没有属性)
UnboundLocalError                        访问未初始化的本地变量
ReferenceError                           弱引用(Weak reference)试图访问已经垃圾回收了的对象
RuntimeError                               一般的运行时错误
NotImplementedError                         尚未实现的方法
SyntaxError Python                           语法错误
IndentationError                              缩进错误
TabError Tab                                       和空格混用
SystemError                                       一般的解释器系统错误
TypeError                                          对类型无效的操作
ValueError                                         传入无效的参数
UnicodeError Unicode                                相关的错误
UnicodeDecodeError Unicode                          解码时的错误
UnicodeEncodeError Unicode                          编码时错误
UnicodeTranslateError Unicode                         转换时错误
Warning                                              警告的基类
DeprecationWarning                                   关于被弃用的特征的警告
FutureWarning                                         关于构造将来语义会有改变的警告
OverflowWarning                                       旧的关于自动提升为长整型(long)的警告
PendingDeprecationWarning                             关于特性将会被废弃的警告
RuntimeWarning                                        可疑的运行时行为(runtime behavior)的警告
SyntaxWarning                                         可疑的语法的警告
UserWarning                                        用户代码生成的警告

with上下文管理

   

finally块由于是否发生异常都会执行，通常我们释放资源的代码。其实，我们可以通过with上下文管理，更方便的实现释放资源的操作。

with上下文管理的语法结构如下：

with   context_expr [as  var]:

语句块

with上下文管理可以自动管理资源，在with代码块执行完毕后自动还原进入该代码之前的现场或上下文。不论何种原因跳出with块

不论是否有异常，总能保证资源正常释放。极大的简化了工作，在文件操作、网络通信相关的场合非常常用

【示例】with上下文管理文件操作与try..except..finally对比

#测试with上下文管理（with不是用来取代try..except.finally结构的，只是作为补充，方便我们再文件管理、网络通信时的开发

try:
    f = open("d:/a.txt","r")
    content = f.readline()
    print(content)
except:
    print('文件未找到')
finally:
    print('run in finally,关闭资源')
    try:
        f.close()
    except BaseException as e:
        print(e)
#---------------------------
with open('d://a.txt') as f:
    for line in f:
        print(line)
print('程序执行结束')

结果：

abcdef

run in finally,关闭资源

abcdef

程序执行结束

traceback模块

【示例】使用Traceback模块打印异常信息

#测试traceback模块的使用
import traceback
try:
    print('step1')
    num = 1/0
except:
    traceback.print_exc()

结果：

step1

Traceback (most recent call last):

  File "C:/Users/Administrator/PycharmProjects/MyDemo/day1/traceback.py", line 7, in

    num = 1/0

ZeroDivisionError: division by zero

【示例】使用traceback将异常信息写入日志文件

#测试traceback模块的使用
import traceback
#将异常信息输出到指定的文件中
try:
    print('step1')
    num = 1/0
except:
    with open('d:/a.txt','a') as f:
        traceback.print_exc(file=f)

 

自定义异常类

程序开发中，有时候我们也需要自己定义异常类。自定义异常类一般都是运行时异常，通常继承Exception或其子类即可，命名一般以Error、Exception为后缀

自定义异常由raise语句主动抛出

#测试自定义异常类

class AgeError(Exception):  #继承Exception类
    def __init__(self,errorInfo):
        Exception.__init__(self)
        self.errorInfo = errorInfo
    def __str__(self):
        return str(self.errorInfo)+'年龄错误!应该在1-150之间'

####测试代码####
if __name__ == '__main__': #如果为True，则模块时作为独立文件运行，可以执行测试代码
    age = int(input('请输入一个年龄：'))
    if age<1 or age>150:
        raise  AgeError(age)
    else:
        print('正常的年龄：',age)

结果：

请输入一个年龄：200

Traceback (most recent call last):

  File "C:/Users/Administrator/PycharmProjects/MyDemo/day1/自定义异常.py", line 14, in

    raise  AgeError(age)

__main__.AgeError: 年龄错误

Python中if __name__ == ‘__main__‘：的作用和原理

if __name__ == '__main__':的作用

一个python文件通常有两种使用方法，第一是作为脚本直接执行，第二是 import 到其他的 python 脚本中被调用（模块重用）执行。因此 if __name__ == 'main': 的作用就是控制这两种情况执行代码的过程，在 if __name__ == 'main': 下的代码只有在第一种情况下（即文件作为脚本直接执行）才会被执行，而 import 到其他脚本中是不会被执行的。举例说明如下：

直接执行

直接执行 test.py，结果如下图，可以成功 print 两行字符串。即，if __name__=="__main__": 语句之前和之后的代码都被执行。 

• import 执行

然后在同一文件夹新建名称为 import_test.py 的脚本，输入如下代码：

 

只输出了第一行字符串。即，if __name__=="__main__": 之前的语句被执行，之后的没有被执行。

if __name__ == '__main__':的运行原理

每个python模块（python文件，也就是此处的 test.py 和 import_test.py）都包含内置的变量 __name__，当该模块被直接执行的时候，__name__ 等于文件名（包含后缀 .py ）；如果该模块 import 到其他模块中，则该模块的 __name__ 等于模块名称（不包含后缀.py）。

而 “__main__” 始终指当前执行模块的名称（包含后缀.py）。进而当模块被直接执行时，__name__ == 'main' 结果为真。

为了进一步说明，我们在 test.py 脚本的 if __name__=="__main__": 之前加入 print(__name__)，即将 __name__ 打印出来。文件内容和结果如下：

 

 

可以看出，此时变量__name__的值为"__main__"。

再执行 import_test.py，执行结果如下：

 

 

 

此时，test.py中的__name__变量值为 test，不满足 __name__=="__main__" 的条件，因此，无法执行其后的代码。

Pycharm 开发环境的调试

   

进行调试的核心是设置断点。程序执行到断点时，暂时挂起，停止执行。就像看视频按下停止一样，我们可以详细的观看停止处的每一个细节。

断点

    

程序运行到此处、暂时挂起，停止执行。我们可以详细在此时观察程序的运行情况，方便做出进一步的判断。

1.设置断点

  （1）在行号后面单击即可增加断点

 

 （2）在断点上再单击即可取消断点

进入调试视图

我们通过如下三种方式都可以进入调试视图：

（1）单击工具栏上的按钮

（2） 右键单击编辑区，点击：debug‘模块名’

 （3）快捷键：shift+F9

进入调试视图后，布局如下：

 

左侧为‘浏览帧’：

调试器列出断点处，当前线程正在运行的方法，每个方法对应一个“栈帧”。最上面的是当前断点所处的方法。

变量值观察区：

    调试器列出了断点处所在方法的相关变量。我们可以通过它，查看变量的值的变化。也可以通过，增加要观察的变量

 

调试操作区

 我们通过上图中的按钮进行调试操作，它们的含义如下