异常处理Python语言基础教学课件

Python语言基础第11章

异常处理11.1异常处理的基本思路11.2Python异常处理机制

11.2.1try…except语句

11.2.2try…except…else语句

11.2.3带有多个except的try语句11.2.4try…except…finally语句11.3断言assert11.4主动引发异常与自定义异常类 11.4.1主动引发异常 11.4.2自定义异常类11.1异常处理的基本思路11.1异常的概念异常是一种运行时的错误，是由于程序的运行状态已经超出了程序员所掌控的范围，严重时程序会中途退出，终止执行。一些常见的错误。由于被零除而导致错误：>>>3.14/0Traceback(mostrecentcalllast):File"<pyshell#0>",line1,in<module>3.14/0ZeroDivisionError:floatdivisionbyzero由于对象在运算时类型不正确（如数值和字符串相加））而导致的错误：>>>5+'G'Traceback(mostrecentcalllast):File"<pyshell#2>",line1,in<module>5+'G'TypeError:unsupportedoperandtype(s)for+:'int'and'str'由于错误的索引（索引值超出范围）而导致的错误：>>>lst=[1,2,3,4,5]>>>lst[5]Traceback(mostrecentcalllast):File"<pyshell#4>",line1,in<module>lst[5]IndexError:listindexoutofrange访问未被赋值的变量（引用未定义的变量）导致的错误：>>>m='我爱Python'>>>print(n)Traceback(mostrecentcalllast):File"<pyshell#7>",line1,in<module>print(n)NameError:name'n'isnotdefined向一个对象发起不可用的功能请求（通常是一个方法）时导致的错误：>>>(5,3,8,6).sort()Traceback(mostrecentcalllast):File"<pyshell#8>",line1,in<module>(5,3,8,6).sort()AttributeError:'tuple'objecthasnoattribute'sort'由于请求的文件不存在或不在指定位置而导致的错误：>>>open('NotexistentFile.txt','r')Traceback(mostrecentcalllast):File"<pyshell#11>",line1,in<module>open('NotexistentFile.txt','r')FileNotFoundError:[Errno2]Nosuchfileordirectory:'NotexistentFile.txt'由于Python语句无法找到要请求的模块而导致错误：>>>importNotexistentModuleTraceback(mostrecentcalllast):File"<pyshell#12>",line1,in<module>importNotexistentModuleModuleNotFoundError:Nomodulenamed'NotexistentModule'程序在运行中出现错误时，系统会创建一个对象，该对象被称为异常。异常包含了所有与错误相关的信息。例如，它包含错误信息，指出发生了什么，属于什么类型，错误发生在程序的第几行等。异常跟踪标记Traceback(mostrecentcalllast):

File"<pyshell#12>",line1,in<module>importNotexistentModuleModuleNotFoundError:Nomodulenamed'NotexistentModule'

异常位置异常类型异常内容提示图11-1异常提示的信息结构程序在运行中出现的错误，主要分为两类：一是程序本身存在部分错误，由于程序的复杂性导致一些错误没有被发现。二是程序以外的非正常情况，如当用户输入数据出现错误，文件或其他数据源提供的数据出现错误，程序不能正确地处理这类错误数据。程序在运行中出现的错误，产生的异常，如果不做恰当的处理，多数情况下程序是无法执行下去的，进而中断执行并退出程序。总之，程序在运行中出现的错误，产生的异常必须要处理，不能轻视它，更不能视而不见。Python提供了一个异常处理的机制，使得程序在运行阶段发生错误时，程序员有机会处理并恢复。11.2Python异常处理机制Python语言异常处理机制是：将异常的检测与与异常处理相分离。实际上，这是将业务的功能代码与异常处理代码相分离，提高了程序的可理解性和可维护性，适合与编写规模较大的程序，能够有效地保证程序的质量。11.2.1try…except语句try:<try语句块>#被监测（检查）语句块，可能抛出异常的代码段except<类型>：#如果在try块引发“类型”异常，捕获该“类型”异常<except语句块>#处理该“类型”异常的代码段例11-1，约克城（Yorktown）号巡洋舰上的除0错误，通过下面的try…except语句的程序段来解决。defmain():a=eval(input("inputthefirstnumberr:"))whileTrue:try:b=eval(input("inputthesecondnumberr:"))c=a/bbreakexceptZeroDivisionError:print("thesecondnumberris0.Inputthesecondnumberragain.")print('{}/{}={}'.format(a,b,c))main()程序运行结果：inputthefirstnumberr:8inputthesecondnumberr:0thesecondnumberris0.Inputthesecondnumberragain.inputthesecondnumberr:0thesecondnumberris0.Inputthesecondnumberragain.inputthesecondnumberr:0thesecondnumberris0.Inputthesecondnumberragain.inputthesecondnumberr:48/4=2.0文件的输入输出一般要做异常处理。例11-2使用异常处理try…except语句来保证对一个文件testfile.txt进行写入操作时，不会使程序意外终止。#testfileWrite.pydefmain():try:withopen("testfile.txt","w")asfh:fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!")print("内容写入文件成功")exceptIOError:print("Error:没有找到文件或读取文件失败")print("程序运行结束了.")程序运行结果：Error:没有找到文件或读取文件失败11.2.2try…except…else语句语法格式是：try:<try语句块>#被监测（检查）的try语句块，可能抛出异常的代码段except<类型>：#如果在try块引发了“类型”异常，捕获该“类型”异常<except语句块>#处理该“类型”异常的代码段else:<else语句块>#如果没有异常发生，执行else语句块例11-6使用try…except…else语句改写例11-2的程序。#testfileWriteElse.pydefmain():try:withopen("testfile.txt","w")asfh:fh.write("这是一个测试文件，用于测试异常!!")exceptIOError:print("Error:没有找到文件或读取文件失败")else:print("内容写入文件成功")main()11.2.3带有多个except的try语句语法形式如下：try:<try语句块>except<类型1>：#引发了“类型1”异常，捕获该“类型1”异常<except语句块>#处理该“类型1”异常的代码段except<类型2>：#引发了“类型2”异常，捕获该“类型2”异常<except语句块>#处理该“类型2”异常的代码段......except<类型n>：#引发了“类型n”异常，捕获该“类型n”异常<except语句块>#处理该“类型n”异常的代码段一旦一个excep捕获了异常，则后面剩余的except子句将不会再执行。例11-8使用带有多个except的try语句，保证用户提供正确的列表的索引。#listIndexExcept.pydefmain():fruits=['苹果','梨','西瓜','香蕉','桃子']whileTrue:try:i=eval(input("inputfruitindex[0-4]:"))print(fruits[i])breakexceptIndexError:print("indexnotin[0-4],pleaseinputagain.")exceptTypeError:print("indexisfloat,pleaseinputagain.")exceptNameError:print("indexisnotanumber,pleaseinputagain.")main()程序运行结果：inputfruitindex[0-4]:8indexnotin[0-4],pleaseinputagain.inputfruitindex[0-4]:3.4indexisfloat,pleaseinputagain.inputfruitindex[0-4]:twqindexisnotanumber,pleaseinputagain.inputfruitindex[0-4]:2西瓜11.2.4try…except…finally语句语法格式是：try:<try语句块>#try语句块，可能抛出异常的代码段except<类型>：#try块引发了“类型”异常，捕获该“类型”异常<except语句块>#处理该“类型”异常的代码段else:<else语句块>#如果没有异常发生，才会执行else语句块finally：<finally语句块>#无论是否有异常，都会执行finally语句块例11-10下面的程序尝试计算一个文件中所有浮点数的总和、平均数、数字的个数和非数字的个数。程序使用异常处理机制来应对一些意外情况，例如文件不存在，文件为空，或文件中有非数字的值。#sumAndCountInFile.pydefmain():foundFlag=Truesum,count,errnum=0,0,0#求和,计数,统计不能转换成浮点数的个数try:filename=input("enterfilename:")f=open(filename,"r")exceptFileNotFoundError:print("Error:没有找到文件或读取文件失败.")foundFlag=Falseelse:print("文件成功打开,开始计算.")iffoundFlag:try:forlineinf:forninline.split():try:x=float(n)sum+=xcount+=1exceptValueError:errnum+=1average=sum/countexceptZeroDivisionError:print("Filewasempty.")else:print(average,sum,count,errnum)finally:f.close()#关闭文件,释放资源main()程序运行结果：例如打开一个空文件，结果如下：enterfilename:emptyFile.txt文件成功打开,开始计算.Filewasempty.11.3断言assert断言用来确定某个条件是否满足。其语法格式如下：assert表达式1，表达式2功能：当表达式1的值为真时，什么都不做，否则，抛出AssertionError异常。表达式2为异常类型的信息描述，可以省略。例如，>>>sex='女'>>>assertsex=='男','条件不满足导致异常'Traceback(mostrecentcalllast):File"<pyshell#3>",line1,in<module>assertsex=='男','条件不满足导致异常'AssertionError:条件不满足导致异常11.4主动引发异常与自定义异常类11.4.1主动引发异常基本形式有两种：raise异常类型raiseraise语句引发异常，与系统引发的异常一样。例11-12下面我们设计一个求三角形面积的函数，检查三条边参数是否能构成三角形，如果三条边不能构成三角形，就引发异常。#triangleFunction.pydeftriangle(a,b,c):ifa>0andb>0andc>0anda+b>canda+c>bandb+c>a:s=(a+b+c)/2return(s*(s-a)*(s-b)*(s-c))**0.5else:raiseValueError("wrongargumentsforfunctiontriangle")#主动引发异常defmain():whileTrue:try:a=float(input("a="))b=float(input("b="))c=float(input("c="))exceptValueError:#处理输入引发的异常print("Nofloatnumber.Pleasea,b,andcagain.")else:breaktry:area=triangle(a,b,c)exceptValueErrorasmsg:#调用函数处理被调用函数引发的异常print(msg)else:print("area=",area)main()程序运行结果：a=2b=4c=7wrongargumentsforfunctiontriangle11.4.2自定义异常类定义自己的异常类型，而不是依赖于通用的内置的异常类型，常常更加方便。一个用户自定义类，可以用于定制处理和报告错误，可以获得更多有用的错误信息。Python提供了许多内置异常类，它们之间的关系如图11-1所示。BaseException类是所有异常类的父类，所有的Python异常类都直接或间接地继承自BaseException类。最重要的异常类是Exception类。其它常用的内置的异常类都是类Exception的子类。BaseExceptionExceptionStandardExceptionRuntimeErrorArithmeticErrorEnvironmentErrorLookupErrorSyntaxErrorZeroDivisionErrorIndentationErrorIOErrorOSErrorIndexErrorkeyError图11-1主要内置异常类之间的继承关系图例11-15下面我们使用自定义非法成绩异常类，解决录入成绩时的非法成绩问题。通过这个例子介绍如何定义一个自定义异常类，如何在程序中抛出一个异常，实现用自定义异常完成异常处理任务。#OutOfBoundScore.pyclassOutOfBoundExcept(ValueError):#定义自己的异常类def__init__(self,score,reason):#构造方法super().__init__()self.score=scoreself.reason=reasondefmain():sum,num,ave=0,0,0foriinrange(5):try:score=eval(input("score="))ifnot(0<=score<=100):#检测非法成绩，抛出自定义异常raiseOutOfBoundExcept(score,"score<0orscore>100")sum+=int(score)num+=1ave=sum//numexceptOutOfBoundExceptasex1:print(ex1.score,"isin",ex1.reason)#处理自定义异常exceptNameErrorasex2:print(ex2)exceptSyntaxErrorasex3:print(ex3)except:print("invaildscore")else:print("vaildscore")print(ave,sum,num)main()程序运行结果：score=101101isinscore<0orscore>100#表明101在0到100分之间score=-90-90isinscore<0orscore>100#表明-90在0到100分之间score=twoname'two'isnotdefined#没有定义'two'变量score=070leadingzerosindecimalintegerliteralsarenotpermitted;usean0oprefixforoctalintegers(<string>,line1)#十进制整数不能以0开头score=5thunexpectedEOFwhileparsing(<string>,line1)000例11-16下面，我们通过自定义异常来处理猿类中半径为负数的问题。#CircleRadiusException.pyimportmathclassInvalidRadiusException(RuntimeError):#定义自己的异常类d