欢迎来到第九课。在编程的过程中，犯错是不可避免的。今天我们要学习如何处理错误，让程序即使遇到问题也能优雅地继续运行，而不是直接崩溃。就像我们走路可能会摔倒，但学会如何安全地摔倒和爬起来更重要。

第一部分 为什么需要错误处理？

想象一下，你写了一个除法计算器程序：

代码部分：
没有错误处理的除法计算器
print("除法计算器")
print("请输入两个数字进行除法计算")

数字1 = float(input("请输入第一个数字（被除数）："))
数字2 = float(input("请输入第二个数字（除数）："))

结果 = 数字1 / 数字2
print(f"{数字1} ÷ {数字2} = {结果}")

print("计算完成！")

这个程序看起来没问题，但如果用户输入了0作为除数，程序就会崩溃：
ZeroDivisionError: float division by zero

错误处理就是给程序穿上防弹衣，即使遇到问题也能继续运行。

第二部分 Python中的常见错误类型

在学会处理错误之前，我们先了解一下常见的错误类型：

1.    语法错误（SyntaxError）
语法错误就像写作文时写错字，程序根本不能运行。

代码部分：
语法错误示例
print("Hello World" 缺少右括号

if True
print("缺少冒号")

2.    名称错误（NameError）
使用了未定义的变量。

代码部分：
名称错误示例
print(未定义的变量) 变量还没定义就使用

3.    类型错误（TypeError）
操作或函数应用于不适当类型的对象。

代码部分：
类型错误示例
数字 = 123
结果 = 数字 + "abc" 数字和字符串不能直接相加

4.    值错误（ValueError）
函数接收到类型正确但值不合适的参数。

代码部分：
值错误示例
数字 = int("abc") "abc"不能转换为整数

5.    零除错误（ZeroDivisionError）
除数为零。

代码部分：
零除错误示例
结果 = 10 / 0 不能除以0

6.    索引错误（IndexError）
访问列表或字符串时索引超出范围。

代码部分：
索引错误示例
列表 = [1, 2, 3]
print(列表[5]) 列表只有3个元素，索引5不存在

7.    文件未找到错误（FileNotFoundError）
尝试打开不存在的文件。

代码部分：
文件未找到错误示例
with open("不存在的文件.txt", "r") as 文件:
内容 = 文件.read()

第三部分 try-except 捕获和处理错误

Python使用try-except语句来捕获和处理错误。

基本语法

代码部分：
try:
可能会出错的代码
except 错误类型:
处理错误的代码

简单的try-except例子

代码部分：
处理除零错误
try:
数字1 = 10
数字2 = 0
结果 = 数字1 / 数字2
print("结果是：", 结果)
except ZeroDivisionError:
print("错误：除数不能为零！")

print("程序继续运行...")

处理多种错误

代码部分：
处理多种错误
try:
数字 = int(input("请输入一个数字："))
倒数 = 1 / 数字
print(f"{数字}的倒数是：{倒数}")
except ValueError:
print("错误：请输入有效的数字！")
except ZeroDivisionError:
print("错误：不能输入0！")
except Exception as e:
print(f"发生了未知错误：{e}")

print("程序结束")

第四部分 完整的错误处理结构

完整的错误处理结构包括：try、except、else和finally。

try-except-else-finally结构

代码部分：
完整的错误处理结构
def 安全除法(被除数, 除数):
try:
结果 = 被除数 / 除数
except ZeroDivisionError:
print("错误：除数不能为零！")
return None
except TypeError:
print("错误：请输入数字！")
return None
else:
如果没有发生错误，执行else部分
print("计算成功！")
return 结果
finally:
无论是否发生错误，都会执行finally部分
print("计算过程结束")

测试
print("测试1：正常计算")
print(安全除法(10, 2))

print("\n测试2：除零错误")
print(安全除法(10, 0))

print("\n测试3：类型错误")
print(安全除法(10, "abc"))

第五部分 else和finally的区别

else：当没有错误时执行

代码部分：
else的使用
try:
数字 = int(input("请输入一个数字："))
except ValueError:
print("输入的不是数字！")
else:
只有在没有错误时才执行
print(f"你输入的数字是：{数字}")
print(f"它的平方是：{数字 ** 2}")

finally：无论是否出错都执行

代码部分：
finally的使用（常用于清理资源）
try:
文件 = open("测试.txt", "w")
文件.write("测试内容")
结果 = 10 / 0 这里会出错
except ZeroDivisionError:
print("发生了除零错误")
finally:
无论是否出错，都会执行
文件.close()
print("文件已关闭")

第六部分 获取错误信息

有时候我们需要知道具体的错误信息。

获取错误信息的方法

代码部分：
获取错误信息
try:
数字 = int("abc")
except ValueError as 错误信息:
print(f"发生了值错误：{错误信息}")
print(f"错误类型：{type(错误信息)}")

打印完整的错误堆栈

代码部分：
打印完整的错误堆栈
import traceback

def 函数A():
函数B()

def 函数B():
函数C()

def 函数C():
raise ValueError("这是测试错误")

try:
函数A()
except Exception as e:
print("发生错误：")
traceback.print_exc() 打印完整的错误堆栈

第七部分 主动抛出错误（raise）

有时候我们需要主动抛出错误，告诉调用者出现了问题。

使用raise抛出错误

代码部分：
主动抛出错误
def 检查年龄(年龄):
if 年龄 < 0:
raise ValueError("年龄不能为负数！")
elif 年龄 < 18:
raise ValueError("未成年人不能使用此功能！")
elif 年龄 > 120:
raise ValueError("年龄不现实！")
else:
return f"年龄验证通过：{年龄}岁"

测试
测试年龄 = [15, 25, -5, 150]

for 年龄 in 测试年龄:
try:
结果 = 检查年龄(年龄)
print(结果)
except ValueError as e:
print(f"错误：{e}")

自定义错误类型

代码部分：
自定义错误类型
class 我的错误(Exception):
自定义错误类型
pass

class 年龄太小错误(Exception):
def init(self, 年龄, 最小年龄):
self.年龄 = 年龄
self.最小年龄 = 最小年龄
super().init(f"年龄{年龄}太小，最小年龄为{最小年龄}")

使用自定义错误
def 验证年龄(年龄):
if 年龄 < 18:
raise 年龄太小错误(年龄, 18)
return True

try:
验证年龄(15)
except 年龄太小错误 as e:
print(f"自定义错误：{e}")
print(f"输入的年龄：{e.年龄}")
print(f"要求的最小年龄：{e.最小年龄}")

第八部分 小项目 安全计算器

让我们用错误处理知识制作一个安全的计算器。

第一步：创建新文件
新建文件，保存为"安全计算器.py"

第二步：基础版安全计算器

代码部分：
安全计算器 1.0

def 安全输入数字(提示):
安全获取用户输入的数字
while True:
输入 = input(提示)
try:
数字 = float(输入)
return 数字
except ValueError:
print("错误：请输入有效的数字！")

def 安全除法(被除数, 除数):
安全的除法运算
try:
return 被除数 / 除数
except ZeroDivisionError:
print("错误：除数不能为零！")
return None

def 主函数():
print("=" * 40)
print(" 安全计算器 1.0")
print("=" * 40)

text

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获取输入

数字1 = 安全输入数字("请输入第一个数字：")

数字2 = 安全输入数字("请输入第二个数字：")

选择运算

print("\n请选择运算：")

print("1. 加法 (+)")

print("2. 减法 (-)")

print("3. 乘法 (*)")

print("4. 除法 (/)")

选择 = input("\n请输入选择 (1-4): ")

执行运算

try:

    if 选择 == "1":

        结果 = 数字1 + 数字2

        运算符 = "+"

    elif 选择 == "2":

        结果 = 数字1 - 数字2

        运算符 = "-"

    elif 选择 == "3":

        结果 = 数字1 * 数字2

        运算符 = "*"

    elif 选择 == "4":

        结果 = 安全除法(数字1, 数字2)

        运算符 = "/"

    else:

        raise ValueError("无效的选择")

    if 结果 is not None:

        print(f"\n计算结果：{数字1} {运算符} {数字2} = {结果}")

except ValueError as e:

    print(f"错误：{e}")

print("\n计算完成！")

if name == "main":
主函数()

第三步：增强版安全计算器

代码部分：
安全计算器 2.0

import math

class 计算器错误(Exception):
计算器相关错误的基类
pass

class 输入错误(计算器错误):
输入错误
pass

class 运算错误(计算器错误):
运算错误
pass

def 获取数字(提示):
获取用户输入的数字，支持表达式
while True:
try:
输入 = input(提示).strip()

text

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        如果输入是空，返回None表示跳过

        if 输入 == "":

            return None

        尝试直接转换

        try:

            return float(输入)

        except ValueError:

            尝试计算表达式

            注意：eval有安全风险，这里仅用于演示

            实际应用中应该使用更安全的方法

            结果 = eval(输入, {"__builtins__": {}}, {"sqrt": math.sqrt, "pi": math.pi})

            return float(结果)

    except (ValueError, SyntaxError, NameError):

        print("错误：请输入有效的数字或表达式！")

    except ZeroDivisionError:

        print("错误：表达式中包含除零操作！")

    except Exception as e:

        print(f"错误：{e}")

def 获取运算符():
获取运算符
运算符列表 = ["+", "-", "*", "/", "%", "**", "sqrt"]

text

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print("\n可用运算符：")

for i, 运算符 in enumerate(运算符列表):

    print(f"{i+1}. {运算符}")

while True:

    try:

        选择 = input("\n请选择运算符 (输入序号或符号): ")

        如果是数字，转换为运算符

        if 选择.isdigit():

            索引 = int(选择) - 1

            if 0 <= 索引 < len(运算符列表):

                return 运算符列表[索引]

            else:

                raise 输入错误("无效的选择序号")

        如果是运算符符号，直接返回

        elif 选择 in 运算符列表:

            return 选择

        else:

            raise 输入错误("无效的运算符")

    except 输入错误 as e:

        print(f"错误：{e}")

def 执行运算(数字1, 运算符, 数字2=None):
执行运算并处理错误
try:
if 运算符 == "+":
if 数字2 is None:
raise 运算错误("加法需要两个数字")
return 数字1 + 数字2
elif 运算符 == "-":
if 数字2 is None:
raise 运算错误("减法需要两个数字")
return 数字1 - 数字2
elif 运算符 == "*":
if 数字2 is None:
raise 运算错误("乘法需要两个数字")
return 数字1 * 数字2
elif 运算符 == "/":
if 数字2 is None:
raise 运算错误("除法需要两个数字")
if 数字2 == 0:
raise 运算错误("除数不能为零")
return 数字1 / 数字2
elif 运算符 == "%":
if 数字2 is None:
raise 运算错误("取模需要两个数字")
if 数字2 == 0:
raise 运算错误("取模运算的除数不能为零")
return 数字1 % 数字2
elif 运算符 == "**":
if 数字2 is None:
raise 运算错误("幂运算需要两个数字")
return 数字1 ** 数字2
elif 运算符 == "sqrt":
if 数字1 < 0:
raise 运算错误("不能对负数开平方根")
return math.sqrt(数字1)
else:
raise 运算错误(f"不支持的运算符：{运算符}")

text

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except 运算错误 as e:

    print(f"运算错误：{e}")

    return None

except OverflowError:

    print("错误：计算结果太大！")

    return None

except Exception as e:

    print(f"未知错误：{e}")

    return None

def 显示历史(历史记录):
显示计算历史
if not 历史记录:
print("暂无计算历史")
return

text

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print("\n" + "=" * 50)

print("计算历史：")

print("=" * 50)

for i, 记录 in enumerate(历史记录, 1):

    if 记录["运算符"] == "sqrt":

        print(f"{i}. sqrt({记录['数字1']}) = {记录['结果']}")

    else:

        print(f"{i}. {记录['数字1']} {记录['运算符']} {记录.get('数字2', '')} = {记录['结果']}")

print("=" * 50)

def 主函数():
历史记录 = []

text

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print("=" * 50)

print("             安全计算器 2.0")

print("=" * 50)

print("说明：")

print("- 输入数字时可以直接输入表达式，如：3.14 * 2")

print("- 输入空行可以跳过第二个数字（用于sqrt运算）")

print("- 输入'历史'查看计算历史")

print("- 输入'退出'结束程序")

print("=" * 50)

while True:

    try:

        获取第一个数字

        数字1 = 获取数字("\n请输入第一个数字（或表达式）：")

        if 数字1 is None:

            print("错误：第一个数字不能为空")

            continue

        获取运算符

        运算符 = 获取运算符()

        如果是sqrt，只需要一个数字

        if 运算符 == "sqrt":

            数字2 = None

        else:

            数字2 = 获取数字("请输入第二个数字（或表达式，输入空行取消）：")

            if 数字2 is None:

                print("取消当前计算")

                continue

        执行计算

        结果 = 执行运算(数字1, 运算符, 数字2)

        if 结果 is not None:

            保存到历史

            历史记录.append({

                "数字1": 数字1,

                "运算符": 运算符,

                "数字2": 数字2,

                "结果": 结果

            })

            显示结果

            if 运算符 == "sqrt":

                print(f"\n结果：sqrt({数字1}) = {结果}")

            else:

                print(f"\n结果：{数字1} {运算符} {数字2} = {结果}")

        询问是否继续

        选择 = input("\n是否继续计算？(y/n/历史): ").lower()

        if 选择 == "历史":

            显示历史(历史记录)

        elif 选择 == "n":

            print("\n感谢使用安全计算器，再见！")

            break

    except KeyboardInterrupt:

        print("\n\n检测到中断，程序结束")

        break

    except Exception as e:

        print(f"程序错误：{e}")

        print("程序将重启...")

if name == "main":
try:
主函数()
except Exception as e:
print(f"程序崩溃：{e}")
print("请检查程序代码")

第九部分 调试技巧

除了错误处理，调试也是非常重要的技能。

使用print调试

代码部分：
使用print调试
def 复杂计算(数字):
print(f"[调试] 输入数字：{数字}")

text

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if 数字 < 0:

    print(f"[调试] 数字为负数")

    return None

结果 = 数字 * 2

print(f"[调试] 计算结果：{结果}")

return 结果

复杂计算(5)
复杂计算(-3)

使用断言（assert）

代码部分：
使用断言
def 计算年龄组(年龄):
断言：年龄应该在合理范围内
assert 0 <= 年龄 <= 120, f"年龄{年龄}不在合理范围内"

text

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if 年龄 < 18:

    return "未成年"

elif 年龄 < 60:

    return "成年"

else:

    return "老年"

测试
try:
print(计算年龄组(25))
print(计算年龄组(150)) 这会触发断言错误
except AssertionError as e:
print(f"断言错误：{e}")

第十部分 今天学到了什么

今天的内容非常实用，我们学会了：

1.    错误类型：认识常见的Python错误

2.    try-except：捕获和处理错误的基本方法

3.    完整结构：try-except-else-finally的完整使用

4.    获取错误信息：如何获取详细的错误信息

5.    主动抛出错误：使用raise主动抛出错误

6.    自定义错误：创建自己的错误类型

7.    实际应用：制作安全计算器

8.    调试技巧：基本的调试方法

第十一部分 练习任务

任务1：用户注册验证
编写用户注册验证程序：

·         验证用户名（长度、字符限制）

·         验证密码（长度、复杂度）

·         验证邮箱格

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