Python训练打卡Day25

异常处理机制

Python的异常处理机制为程序提供了强大的容错能力 (fault tolerance)。当程序在运行时遇到意外情况（即异常），它不会直接崩溃，而是可以被设计成优雅地处理这些错误，并可能继续执行后续逻辑（如果设计允许）或以可控的方式结束。

当异常发生时，Python会创建一个异常对象 (exception object)（通常是 Exception 类的子类实例）。如果这段可能出错的代码位于 try 语句块中，程序流程会寻找并跳转到匹配的 except 语句块（如果存在）来处理这个异常。

核心概念：

- try: 包含可能会引发异常的代码块。程序会首先尝试执行这里的代码。

- except: 如果try块中的代码确实引发了特定类型的异常（或者任何异常，如果未指定类型），则执行此代码块。

- else: （可选）如果try块中的代码没有发生任何异常，则执行此代码块。

- finally: （可选）无论try块中是否发生异常，总会执行此代码块（常用于资源清理）。

常见的语句结构：

1. try-except

try:# 可能会引发异常的代码
except ExceptionType: # 最好指定具体的异常类型，例如 ZeroDivisionError, FileNotFoundError# 当 try 块中发生 ExceptionType 类型的异常时执行的代码
except: # 不推荐：捕获所有类型的异常，可能会隐藏bug# 当 try 块中发生任何其他未被前面 except 捕获的异常时执行的代码

逻辑说明： 程序首先尝试执行 try 块中的代码。

        如果 try 块中的代码没有发生异常，则 except 块会被跳过，程序继续执行 try-except 结构之后的代码。

        如果 try 块中的代码发生了异常，Python会查找与该异常类型匹配的 except 块。如果找到匹配的，则执行该 except 块中的代码，然后继续执行整个 try-except 结构之后的代码（除非 except 块中又引发了新异常或执行了 return/break/continue 等）。如果未找到匹配的 except 块，异常会向上传播。

2. try-except-else

try:# 可能会引发异常的代码
except ExceptionType:# 当 try 块中发生 ExceptionType 类型的异常时执行的代码
else:# 当 try 块中【没有】发生任何异常时执行的代码

逻辑说明：

首先，执行 try 块中的代码。

如果 try 块中发生异常，则会查找并执行匹配的 except 块，else 块不会被执行。

如果 try 块中没有发生任何异常，则会跳过所有 except 块，然后执行 else 块中的代码。

try-except-else与 if-else-elif 的区别：

if-elif-else 结构中，只有一个代码块会被执行（if 条件满足则执行 if 块；否则检查 elif，满足则执行 elif 块；否则执行 else 块）。

而在 try-except-else 结构中：

如果 try 成功：try 块的代码会执行，然后 else 块的代码也会执行。

如果 try 失败：try 块中出错前的代码会执行，然后匹配的 except 块的代码会执行（else 块不会执行）。

更准确的理解： else 子句中的代码是你希望在 try 块中的代码成功完成且没有引发任何异常之后才执行的代码。这通常用于分离“主要尝试的操作”和“操作成功后的后续步骤”，使得 try 块更聚焦于可能出错的部分。

常见的报错信息：

Debug

SyntaxError (语法错误)

原因： 代码不符合 Python 的语法规则，解释器在尝试解析代码时就会失败。这种错误在程序 运行之前 就会被检测到。

示例 a: 缺少冒号
def my_function()print("Hello")示例 b: 非法表达式
x = 5 +
print(x)

NameError (名称错误)

 原因： 尝试使用一个未被定义的变量、函数或对象的名称。

# 示例 a: 变量未定义
# print(some_undefined_variable)# 示例 b: 打错变量名
# print(my_lisst) # 变量名拼写错误

TypeError (类型错误)

原因： 对一个不支持该操作的数据类型执行了某个操作或函数。

# print("Age: " + 25) # 字符串和整数
# my_number = 10
# my_number() # 尝试像函数一样调用一个整数

ValueError (值错误)

原因： 函数接收到的参数类型正确，但其值不合适或无效。

# my_string = "12.34.56"
# number = float(my_string) # '12.34.56' 不是一个有效的浮点数表示

IndexError (索引错误)

原因： 尝试访问序列（如列表、元组、字符串）中一个不存在的索引。

# data = ("apple", "banana")
# print(data[2])

KeyError (键错误)

原因： 尝试访问字典中一个不存在的键。

# student_grades = {"math": 90, "science": 85}
# print(student_grades["history"])

AttributeError (属性错误)

原因： 尝试访问一个对象没有的属性或方法。

# 示例a
# a_string = "hello"
# print(a_string.length) # 字符串长度用 len(a_string)，不是 .length 属性# 示例b
# import numpy as np
# arr = np.array([1,2,3])
# print(arr.non_existent_attribute)

ZeroDivisionError (除零错误)

原因： 尝试将一个数字除以零。

FileNotFoundError (文件未找到错误)

原因： 尝试打开一个不存在的文件（通常是在读模式下），或者路径不正确。

ModuleNotFoundError (导入错误)

尝试导入一个不存在的模块，或者模块存在但其中的特定名称找不到， Python 的模块加载器找不到这个模块。去安装库即可，如果是自定义的模块，配置好对应的路径

当你的代码出现这类错误时，程序会立即停止执行，并打印出一个 “traceback”（回溯信息），这个信息非常重要，它会告诉你：

1. 错误类型 (e.g., NameError, TypeError)

2. 错误发生的文件名和行号

3. 导致错误的那行代码

4. 错误的简要描述

接下来来用固定的语句捕获这类错误:

1.try-except

try：把你认为可能会出错的代码放在这里。

except：如果 try 块里的代码真的出错了（从出错开始就不会继续执行try之后的代码了），Python 就会跳到 except 块里执行这里的代码，而不是崩溃。

# print("--- 之前会崩溃的代码 (ZeroDivisionError) ---")
numerator = 10
denominator = 0
result = numerator / denominator # 这行会引发 ZeroDivisionError
print(f"结果是: {result}")
print("这行代码不会执行，因为程序已崩溃")

print("--- 使用 try-except 捕获 ZeroDivisionError ---")
numerator = 10
denominator = 0try:print("尝试进行除法运算...")result = numerator / denominator # 潜在的风险代码print(f"计算结果是: {result}") # 如果上面出错，这行不会执行
except ZeroDivisionError:print("发生了一个除以零的错误！")result = "未定义 (除以零)" # 可以给一个默认值或提示print(f"程序继续执行... 最终结果的记录为: {result}")

2.try - except- else -fiinally

- try: 包含可能引发异常的代码。

- except: 处理在 try 块中发生的特定异常。

- else: （可选）如果 try 块中没有发生任何异常，则执行此代码块。

- finally: （可选）无论 try 块中是否发生异常，总会执行此代码块。

为什么使用 else？

1. 清晰性： 它清楚地将“主要尝试的操作（可能出错）”与“操作成功后的后续步骤”分开。

2. 避免意外捕获： 如果把“成功后的后续步骤”也放在 try 块里，而这些步骤本身也可能引发 try 块想要捕获的同类型异常，那么就会导致逻辑混淆。else 块中的代码不会被同一个 try 块的 except 子句捕获。

print("--- try-except-else 示例 ---")def safe_divide(a, b):print(f"\n尝试计算 {a} / {b}")try:result = a / bexcept ZeroDivisionError:print("错误：除数不能为零！")return None # 或者其他表示失败的值except TypeError:print("错误：输入必须是数字！")return Noneelse:# 只有当 try 块中的 a / b 成功执行时，这里才会执行print("除法运算成功！")print(f"结果是: {result}")# 可以在这里进行基于成功结果的进一步操作print(f"结果的两倍是: {result * 2}")return result# 测试用例
safe_divide(10, 2)  # 成功
safe_divide(10, 0)  # ZeroDivisionError
safe_divide("10", 2) # TypeError (如果我们不先做类型转换的话)
safe_divide(20, "abc") # TypeError

finally 子句

finally 子句中的代码无论 try 块中是否发生异常，也无论 except 块是否被执行，甚至无论 try 或 except 块中是否有 return 语句，它总会被执行。

finally这个无论如何都会执行的特性，在机器学习和深度学习的中，多涉及资源的保存、文件的关闭等。

1. 无论训练成功、失败还是中途被打断，都确保日志文件被正确关闭，避免数据丢失或文件损坏。

2. 确保计算资源在使用完毕后被释放，供其他进程或任务使用。更常见的是使用 with 语句来自动管理这类资源，with 语句本身就隐式地使用了类似 finally 的机制。（with open语句）

3. 关闭数据库连接

4. 恢复全局状态或配置， 如果程序在运行过程中修改了全局变量或配置文件，在异常处理结束后，需要恢复到之前的状态或配置。

5. 模型训练可能非常耗时，如果中途因为各种原因（OOM、手动中断、硬件故障）停止，我们希望记录下中断的状态，方便后续恢复。

        在ML/DL项目中，由于流程长、资源消耗大、外部依赖多，finally 提供的这种“保证执行”的机制对于构建稳定、可靠的系统至关重要

@浙大疏锦行