AI教你学Python 第16天：错误与异常处理

Day 16：错误与异常处理

在编程中，错误与异常是不可避免的，尤其是在处理不确定的输入或外部条件（如文件操作、网络通信等）时。Python提供了丰富的异常处理机制，能够优雅地处理错误，保证程序的稳定性和用户体验。

学习目标

理解错误和异常的基本概念
学习如何使用try、except、else和finally语句处理异常
了解常见异常类型及其应用
掌握自定义异常的实现
实践项目：异常处理的小型应用

1. 错误和异常的基本概念

错误

错误是程序运行时的问题，通常可以分为两类：

语法错误：缺少冒号、括号不匹配等。这类错误通常在代码运行前就会被Python解释器检测到。
运行时错误：程序在运行时发生的错误，如除以零、访问不存在的索引等。

异常

异常是运行时错误的一种特殊情况，Python会抛出异常对象来通知开发者。异常处理结构能够捕获和处理这些异常，从而避免程序崩溃。

2. 使用`try`、`except`处理异常

异常处理机制的基本结构如下：

try:# 可能会引发异常的代码块
except ExceptionType:# 处理异常的代码
else:# 如果没有异常，执行的代码
finally:# 无论有没有异常，都会执行的代码

示例代码

try:x = int(input("请输入一个数字："))print(10 / x)
except ValueError:print("输入无效，请输入一个数字。")
except ZeroDivisionError:print("不能除以零！")
else:print("计算成功！")
finally:print("程序结束。")

代码说明

try块中包含可能引发异常的代码。
except块捕获特定类型的异常，如果发生异常则执行该块。
else块在没有异常时执行。
finally块无论如何都会执行，多用于清理资源。

3. 常见异常类型

异常类型	描述
`ValueError`	当参数类型正确但值不合适时引发该异常。
`TypeError`	当操作或函数应用于不适当类型的对象时引发该异常。
`IndexError`	当尝试访问列表、元组或字符串中不存在的索引时引发。
`KeyError`	当访问字典中不存在的键时引发。
`FileNotFoundError`	当尝试打开一个不存在的文件时引发。
`ZeroDivisionError`	当尝试除以零时引发。
`IOError`	输入输出操作失败时引发。

示例代码：不同异常处理

data = [1, 2, 3]try:print(data[5])  # IndexError
except IndexError as e:print(f"索引错误：{e}")try:print(10 / 0)  # ZeroDivisionError
except ZeroDivisionError as e:print(f"除零错误：{e}")try:number = int("abc")  # ValueError
except ValueError as e:print(f"值错误：{e}")

4. 自定义异常

自定义异常可以帮助我们在特定条件下抛出我们自定义的错误类型。定义自定义异常只需继承Exception类。

示例代码：自定义异常

class MyCustomError(Exception):passdef check_value(x):if x < 0:raise MyCustomError("输入值不能为负数！")try:check_value(-10)
except MyCustomError as e:print(f"发生了自定义异常: {e}")

5. 实践项目：异常处理的小型应用

在这个小项目中，我们实现一个用户输入数字并进行计算的程序，能够处理各种异常情况。

项目需求

用户输入两个数字。
实现除法、乘法、加法和减法运算。
处理用户输入不合法的情况。

示例代码

def perform_calculation():try:num1 = float(input("请输入第一个数字: "))num2 = float(input("请输入第二个数字: "))operation = input("请选择操作 (+, -, *, /): ")if operation == "+":print(f"结果: {num1 + num2}")elif operation == "-":print(f"结果: {num1 - num2}")elif operation == "*":print(f"结果: {num1 * num2}")elif operation == "/":if num2 == 0:raise ZeroDivisionError("不能除以零！")print(f"结果: {num1 / num2}")else:print("无效的操作！")except ValueError:print("无效输入，请输入数字。")except ZeroDivisionError as e:print(e)except Exception as e:print(f"发生错误: {e}")finally:print("计算结束。")if __name__ == "__main__":perform_calculation()

代码说明

用户输入后，程序尝试进行计算。
通过try块捕获不同的异常类型。
finally块用于结束提示。
程序能够处理输入错误、除零错误及其他错误。

6. 代码运行流程图

以下是异常处理程序的基本流程图说明：

+-------------------+
|     用户输入      |
+-------------------+|V
+-------------------+
|    进行计算      |
+-------------------+|+-----+|     |V     V
+-----------+ +------------+
|  除以零   | | 输入无效  | 
|  错误处理 | | 错误处理  |
+-----------+ +------------+|     ||     |V     V
+-------------------+
|     输出结果      |
+-------------------+|V
+-------------------+
|     程序结束      |
+-------------------+