2024/10/10Wiki--浏览次数--访问次数--跳出率--平均停留

Python教程

参考黑马程序员 Python 快速入门路线整理的零基础到综合案例笔记

9. 异常、模块与包

9.1 什么是异常

异常是程序运行过程中出现的错误。

常见异常：

异常	说明
`NameError`	使用了未定义变量
`TypeError`	类型不匹配
`ValueError`	值不合法
`IndexError`	列表索引越界
`KeyError`	字典 key 不存在
`FileNotFoundError`	文件不存在
`ZeroDivisionError`	除数为 0
`ImportError`	导入失败

示例：

CODE

num = int("abc")

会触发 ValueError。

9.2 为什么要处理异常

如果不处理异常，程序会直接终止。

例如用户输入年龄：

CODE

age = int(input("请输入年龄:"))
print(age)

用户输入 abc，程序就会报错退出。

异常处理可以让程序在出错时给出友好提示，并继续运行。

9.3 try except

基础语法：

CODE

try:
    可能出错的代码
except:
    出错后的处理代码

示例：

CODE

try:
    age = int(input("请输入年龄:"))
    print(age)
except:
    print("年龄必须是数字")

不建议裸写 except，最好指定异常类型。

CODE

try:
    age = int(input("请输入年龄:"))
    print(age)
except ValueError:
    print("年龄必须是数字")

9.4 捕获多个异常

CODE

try:
    nums = [1, 2, 3]
    index = int(input("请输入索引:"))
    print(nums[index])
except ValueError:
    print("索引必须是整数")
except IndexError:
    print("索引越界")

多个异常使用相同处理逻辑：

CODE

try:
    num = int(input("请输入数字:"))
    print(10 / num)
except (ValueError, ZeroDivisionError):
    print("输入不合法")

9.5 获取异常信息

CODE

try:
    num = int("abc")
except ValueError as e:
    print(f"出错了:{e}")

输出：

CODE

出错了:invalid literal for int() with base 10: 'abc'

9.6 else和finally

else：没有异常时执行。

finally：无论是否异常都会执行。

CODE

try:
    num = int(input("请输入数字:"))
except ValueError:
    print("输入错误")
else:
    print(f"输入正确:{num}")
finally:
    print("程序结束")

finally 常用于释放资源，如关闭文件、关闭网络连接。

9.7 抛出异常

程序可以主动抛出异常。

CODE

def set_age(age):
    if age < 0:
        raise ValueError("年龄不能为负数")
    print(f"年龄:{age}")


set_age(-1)

调用者可以捕获：

CODE

try:
    set_age(-1)
except ValueError as e:
    print(e)

9.8 自定义异常

CODE

class BalanceNotEnoughError(Exception):
    pass


def withdraw(balance, money):
    if money > balance:
        raise BalanceNotEnoughError("余额不足")
    return balance - money


try:
    balance = withdraw(100, 200)
except BalanceNotEnoughError as e:
    print(e)

入门阶段大多数情况使用内置异常即可。

9.9 traceback

调试时可以输出完整异常堆栈。

CODE

import traceback

try:
    int("abc")
except ValueError:
    traceback.print_exc()

日志系统中常把异常堆栈记录到文件。

9.10 什么是模块

模块就是一个 .py 文件。

例如创建 my_math.py：

CODE

def add(a, b):
    return a + b


def sub(a, b):
    return a - b

在另一个文件中导入：

CODE

import my_math

print(my_math.add(1, 2))

9.11 import导入

9.11.1 导入模块

CODE

import random

print(random.randint(1, 10))

9.11.2 导入指定内容

CODE

from random import randint

print(randint(1, 10))

9.11.3 起别名

CODE

import random as rd

print(rd.randint(1, 10))

CODE

from random import randint as rint

print(rint(1, 10))

9.11.4 不推荐星号导入

CODE

from random import *

这种写法会让当前文件多出很多名字，容易冲突，不利于阅读。

9.12 常用内置模块

9.12.1 random

CODE

import random

print(random.randint(1, 10))
print(random.choice(["小明", "小红", "小刚"]))
print(random.sample([1, 2, 3, 4, 5], 2))

9.12.2 time

CODE

import time

print(time.time())
time.sleep(1)
print("1秒后执行")

9.12.3 datetime

CODE

from datetime import datetime

now = datetime.now()
print(now)
print(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))

9.12.4 os

CODE

import os

print(os.getcwd())
print(os.listdir("."))

9.12.5 sys

CODE

import sys

print(sys.version)
print(sys.path)

9.13 if name == "main"

模块被直接运行和被导入时，__name__ 的值不同。

创建 my_module.py：

CODE

def add(a, b):
    return a + b


if __name__ == "__main__":
    print(add(1, 2))

作用：

直接运行该文件时，执行测试代码。
被其他文件导入时，不执行测试代码。

这是写模块时很常用的习惯。

9.14 包

包是包含 __init__.py 的目录，用于组织多个模块。

目录结构：

CODE

project/
  main.py
  utils/
    __init__.py
    file_utils.py
    string_utils.py

导入：

CODE

from utils.file_utils import read_file

__init__.py 可以为空，也可以写包初始化逻辑。

9.15 第三方包

第三方包通过 pip 安装。

CODE

pip install requests

使用：

CODE

import requests

response = requests.get("https://www.example.com")
print(response.status_code)

查看已安装包：

CODE

pip list

导出项目依赖：

CODE

pip freeze > requirements.txt

安装项目依赖：

CODE

pip install -r requirements.txt

9.16 模块搜索路径

Python 导入模块时会在 sys.path 中查找。

CODE

import sys

for path in sys.path:
    print(path)

优先查找当前运行目录，所以文件名不要和标准库同名。

错误示例：

CODE

random.py
json.py
time.py

这些文件名可能导致导入异常。

9.17 小案例：工具包拆分

目录结构：

CODE

student_system/
  main.py
  services/
    __init__.py
    student_service.py
  utils/
    __init__.py
    file_utils.py

utils/file_utils.py：

CODE

import json
from pathlib import Path


def read_json(path):
    path = Path(path)
    if not path.exists():
        return []

    with open(path, "r", encoding="utf-8") as file:
        return json.load(file)


def write_json(path, data):
    with open(path, "w", encoding="utf-8") as file:
        json.dump(data, file, ensure_ascii=False, indent=2)

main.py：

CODE

from utils.file_utils import read_json, write_json

students = read_json("students.json")
students.append({"name": "小明", "score": 95})
write_json("students.json", students)

9.18 易错点

异常处理不要把所有错误都吞掉，至少要输出提示。
能指定异常类型就不要裸写 except。
finally 无论是否出错都会执行。
模块文件名不要和标准库重名。
导入自己写的模块时，要注意运行目录。
第三方包要安装到当前解释器或虚拟环境中。

9.19 本章练习

写一个安全输入整数函数，输入错误时提示并重新输入。
写函数读取文件，如果文件不存在则返回空字符串。
创建 math_utils.py，实现加减乘除函数并导入使用。
创建一个 utils 包，把 JSON 读写函数放进去。
写一个程序，捕获除零异常和输入格式异常。