10.断言与异常

一、实验目的

• 断言
• NameError
• TypeError
• 异常处理（try..except）
• 异常抛出（raise）
• finally 子句

二、知识要点

1.断言

Python assert（断言）用于判断一个表达式，在表达式条件为 false 的时候触发异常。断言可以在条件不满足程序运行的情况下直接返回错误，而不必等待程序运行后出现崩溃的情况，语法格式为：

assert expression

例如我们的代码只能在windows系统下运行，可以先判断当前系统是否符合条件:

import sys
assert ('linux' in sys.platform), '错误'
print("hello")

会输出：

Traceback (most recent call last):
  File "F:/Python/10/eg 10-1.py", line 5, in <module>
    assert ('linux' in sys.platform), '错误'
AssertionError: 错误

Process finished with exit code 1

当我们将linux更改为win32就会输出hello

2.错误和异常

在程序执行过程中发生的任何错误都是异常。每个异常显示一些相关的错误信息，比如我们在 Python3 中使用 Python2 独有的语法就会发生SyntaxError：

print 'hello'

输出为：

  File "F:/Python/10/eg 10-1.py", line 11
    print 'hello'
          ^
SyntaxError: Missing parentheses in call to 'print'. Did you mean print('hello')?

而如果我们多打了一个空格：

 print('hello')

就会出现IndentationError

  File "F:/Python/10/eg 10-1.py", line 12
    print('hello')
    ^
IndentationError: unexpected indent

Process finished with exit code 1

接下来将介绍几种常见的异常：
2.1 NameError
当访问一个未定义的变量则会发生 NameError，例如：print(a)会输出：

Traceback (most recent call last):
  File "F:/Python/10/eg 10-1.py", line 15, in <module>
    print(a)
NameError: name 'a' is not defined

2.2 ZeroDivisionError
当把0作为除数则会发生 ZeroDivisionError，例如：print(1/0)会输出：

Traceback (most recent call last):
  File "F:/Python/10/eg 10-1.py", line 18, in <module>
    print(1/0)
ZeroDivisionError: division by zero

2.3 TyprError
当操作或函数应用于不适当类型的对象时引发TyprError,较为常见的是字符串与整数加法，例如：print('1'+1)会输出：

Traceback (most recent call last):
  File "F:/Python/10/eg 10-1.py", line 21, in <module>
    print('1'+1)
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

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标准异常：https://www.runoob.com/python/python-exceptions.html

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3.异常处理

异常处理

我将通过一个例子来解释上图的流程：

a = 0
while a != -1:
    try:
        a = int(input("输入一个数字:"))
        if a == -1:
            break
    except ValueError:
        print("输入类型有误")
    else:
        print(1 + a)
        print("输入类型无误")
    finally:
        print("结束")
print("循环结束")

我们分别输入1和a,最后输入-1结束，输出如下：

输入一个数字:1
2
输入类型无误
结束
输入一个数字:a
输入类型有误
结束
输入一个数字:-1
结束
循环结束

这个过程是这样的：

• 如果我们输入一个数字-1，程序停止循环，程序等价为：

while a != -1:
    try:
        a = int(input("输入一个数字:"))
        if a == -1:
            break
    finally:
        print("结束")
print("循环结束")

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注意：finally只要执行了try不管有没有异常都会执行。在真实场景的应用程序中，finally 子句用于释放外部资源（文件或网络连接之类的），无论它们的使用过程中是否出错。

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• 如果我们输入一个字母‘a’，程序异常，程序等价为：

while a != -1:
    try:
        a = int(input("输入一个数字:"))
        if a == -1:
            break
    except ValueError:
        print("输入类型有误")
    finally:
        print("结束")
print("循环结束")

即程序在try中的语句中出现了异常，会在except中匹配对应的异常类型，如果未匹配则会终止程序，如果匹配上对应的异常类型会执行对应except下的语句，如果语句中有fially，在执行完except中的语句会执行fianlly中的语句。

• 如果我们输入一个整数1，程序无异常，程序等价为：

while a != -1:
    try:
        a = int(input("输入一个数字:"))
        if a == -1:
            break
    else:
        print(1 + a)
        print("输入类型无误")
    finally:
        print("结束")
print("循环结束")

即程序通过try语句检测之后没有异常，如果是try-except格式，在没有异常的情况下会直接跳出try-except程序块，继续向下执行；如果是try-except-else格式，在没有异常的情况下会进入else语句中的代码；如果是try-except-else-finally格式，在执行完else语句会执行finally语句中的内容。

4.抛出异常

使用raise语句主动抛出异常的意思是开发者可以自己制造程序异常，这里的程序异常不是指发生了内存溢出、列表越界访问等系统异常，而是指程序在执行过程中，发生了用户输入的数据与要求数据不符、用户操作错误等问题，这些问题都需要程序进行处理并给出相应的提示。处理这些问题多使用判断语句，在判断语句体内进行相应的问题处理，如果处理问题的语句过多，就会导致代码复杂化，代码结构不够清晰。在这种情况下，可以使用raise语句主动抛出异常，由异常处理语句块进行处理。例如：

try:
    print("请输入登录账号：")
    username = input(">>:")
    if username != "zhe":
        raise Exception("用户名输入错误")
    print("请输入密码：")
    psw = input(">>:")
    if psw != "123456":
        raise Exception("密码输入错误")
except Exception as e:
    print(e)

在上述代码中，当我们输入用户名不是zhe时会主动抛出异常用户名输入错误而此时except语句会捕获异常并输出，而如果我们用户名无误，程序会继续向下进行，在密码输入处如果错误会抛出密码输入错误异常，由except捕获之后输出，如果一直无误，程序执行完之后跳出try-except语句。执行下一程序块。

三、实验内容

1.玩转函数

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本次挑战中我们将实现一个程序，将分钟转为小时和分钟。在 MinutesToHours.py 文件中实现一个函数 Hours()，将用户输入的 分钟数 转化为 小时数和分钟数，并要求小时数尽量大。将结果以 XX H, XX M 的形式打印出来。

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输入：80

输出：1 H,20 M

注意：

• 代码中不要使用 input() 函数。
• 如果用户输入的是一个负值，程序需要raise 来抛出ValueError 异常。
• Hours()函数调用的时候，需要使用 try...except 处理异常。获取异常后，在屏幕上打印出Parameter Error 提示用户输入的值有误。

• 代码：

import sys


def Hours(minute):
    if minute < 0:
        raise ValueError("负值")
    else:
        print("{} H,{} M".format(int(minute / 60), minute % 60))


try:
    Hours(int(sys.argv[1]))
except ValueError:
    print("Parameter Error")

• 控制台的输出为：

(venv) F:\Python\10>python hour.py 70
1 H,10 M

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有关sys.argv[]的解释
在sys.argv[value]中对于输入的内容实际上保存为了一个列表，列表的第一个元素即为脚本，例如我们写一个输出脚本print_f.py，脚本中的代码如下：

import sys

a = sys.argv[0]
print(a)

我们通过控制台在根目录运行，输入：python print_f，敲击回车，会输出print_f
此时我们更改一下脚本中的代码为：

import sys

a = sys.argv[1]
print(a)

我们再通过控制台在根目录输入：python print_f hello敲击回车会输出hello
我们再更改一次代码：

import sys

a = sys.argv[2:]
print(a)

在控制台中输入：python print_f a b c d e敲击回车输出的为：['b', 'c', 'd', 'e']。
通过上面的例子我们容易理解sys.argv的用法。

四、实验结果

无