Python版编程语言入门经典100例 python编程入门基础

本文主要内容：变量、运算符、数据类型、位运算、条件语句、循环语句、异常处理。

一、python入门

1.1 简介

python是一种通用编程语言，在科学计算和机器学习领域有广泛的应用。

1.2 变量、运算符与数据类型

1.2.1 注释

在python中，#表示注释，作用于整行。

#这是一行注释

''' '''或者''' '''表示区间注释，在三引号之间的所有内容都被注释

'''
这是
多行
注释
'''1.
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1.2.2 运算符

算数运算符：

print(1   1)  # 2
print(2 - 1)  # 1
print(3 * 4)  # 12
print(3 / 4)  # 0.75
print(3 // 4)  # 0
print(3 % 4)  # 3
print(2 ** 3)  # 8

比较运算符：

print(2 > 1)  # True
print(2 >= 4)  # False
print(1 < 2)  # True
print(5 <= 2)  # False
print(3 == 4)  # False
print(3 != 5)  # True1.
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逻辑运算符

print((3 > 2) and (3 < 5))  # True
print((1 > 3) or (9 < 2))  # False
print(not (2 > 1))  # False

位运算符

print(bin(4))  # 0b100
print(bin(5))  # 0b101
print(bin(~4), ~4)  # -0b101 -5
print(bin(4 & 5), 4 & 5)  # 0b100 4
print(bin(4 | 5), 4 | 5)  # 0b101 5
print(bin(4 ^ 5), 4 ^ 5)  # 0b1 1
print(bin(4 << 2), 4 << 2)  # 0b10000 16
print(bin(4 >> 2), 4 >> 2)  # 0b1 11.
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三元运算符

# 没有三元运算符这样写
x, y = 4, 5
if x < y:
    small = x
else:
    small = y
print(small)  # 4

# 有三元运算符这样写
x, y = 4, 5
small = x if x < y else y
print(small)  # 41.
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其他运算符

letters = ['A', 'B', 'C']
if 'A' in letters:
    print('A'   ' exists')
if 'h' not in letters:
    print('h'   ' not exists')

# A exists
# h not exists

a = 'hello'
b = 'hello'
print(a is b, a == b)  # True True
print(a is not b, a != b)  # False False

a = ['hello']
b = ['hello']
print(a is b, a == b)  # False True
print(a is not b, a != b)  # True False1.
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注意：

is，is not 对比的是两个变量的内存地址；
==，！=对比的是两个变量的值；
比较两个变量，指向的地址是不可变的类型（str等），那么is，is not和==，！=是完全等价的
比较两个变量，指向的地址是可变的类型（list、dict、tuple等），两者是有区别的。

运算符的优先级

print(-3 ** 2)  # -9
print(3 ** -2)  # 0.1111111111111111
print(1 << 3   2 & 7)  # 0
print(-3 * 2   5 / -2 - 4)  # -12.5
print(3 < 4 and 4 < 5)  # True

1.3 变量和赋值

在使用变量之前，需要对其进行复制
变量名可以包含字母数字下划线、但不能以数字开头
区分大小写

1.4 数据类型与转换

# 通过print()可以查看a的值和类型
a = 1031
print(a, type(a))
# 1031 <class 'int'>1.
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# 将一个整数转换为二进制并返回其长度
a = 1031
print(bin(a))
print(a.bit_length())

浮点型

print(1, type(1))
# 1 <class 'int'>

print(1., type(1.))
# 1.0 <class 'float'>

a = 0.00000023
b = 2.3e-7
print(a)  # 2.3e-07
print(b)  # 2.3e-071.
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有时候我们想保留浮点型的小数点后 n 位。可以用 decimal包里的 Decimal 对和 getcontext() 方法来实现。

import decimal
from decimal import Decimal

a = decimal.getcontext()
print(a)

# Context(prec=28, rounding=ROUND_HALF_EVEN, Emin=-999999, Emax=999999,
# capitals=1, clamp=0, flags=[],
# traps=[InvalidOperation, DivisionByZero, Overflow])

b = Decimal(1) / Decimal(3)
print(b)
# 0.3333333333333333333333333333

#使1/3保留四位，使用getcontext().prec来调整精度
decimal.getcontext().prec = 4
c = Decimal(1) / Decimal(3)
print(c)

# 0.3333

布尔型

布尔（Boolean）型变量只能取两个值，true和false。当把布尔型变量应用在数字运算中时，使用1和0代表True和False

print(True   True) #2
print(True   False) #1
print(False   False) #01.
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除了直接给变量赋值True和False，还可以使用bool(x)来创建变量，其中x可以是

基本类型：整型、浮点型、布尔型
容器类型：字符串、元组、列表、字典和集合

# bool作用于基本变量类型：x只要不是整型0、浮点型0.0，bool(x)就是true，其余都是false
print(type(0), bool(0), bool(1))
# <class 'int'> False True

print(type(10.31), bool(0.00), bool(10.31))
# <class 'float'> False True

print(type(True), bool(False), bool(True))
# <class 'bool'> False True

# bool作用于容器类型变量：x只要不是空的变量，bool(x)就是true，其余就是false
print(type(''), bool(''), bool('python'))
# <class 'str'> False True

print(type(()), bool(()), bool((10,)))
# <class 'tuple'> False True

print(type([]), bool([]), bool([1, 2]))
# <class 'list'> False True

print(type({}), bool({}), bool({'a': 1, 'b': 2}))
# <class 'dict'> False True

print(type(set()), bool(set()), bool({1, 2}))
# <class 'set'> False True1.
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小结：确定bool(x)是true还是false，就看x是否为空，空的话就是false，非空就是true。对于数值变量0为空，容器变量里面没有元素就是空。

获取类型信息

type(object)

print(isinstance(1, int))  # True
print(isinstance(5.2, float))  # True
print(isinstance(True, bool))  # True
print(isinstance('5.2', str))  # True

类型转换

转换为整型 int(x, base=10)
转换为字符型str(object=' ')
转换为浮点型float(x)

print(int('520'))  # 520
print(int(520.52))  # 520
print(float('520.52'))  # 520.52
print(float(520))  # 520.0
print(str(10   10))  # 20
print(str(10.1   5.2))  # 15.31.
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1.5 print()函数

print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)

将对象以字符串表示的方式格式化输出到流文件file里，其中所有非关键字参数都按照str()方式进行转换为字符串输出；
关键字参数sep是实现分隔符，比如多个参数输出时想要输出中间的分割字符；
关键字参数end是输出结束时的字符，默认是换行符\n；
关键字参数file是定义流输出的文件，可以说标准的系统输出sys.stdout，也可以重定义为别的文件；
关键字参数flush是立即把内容输出到流文件，不做缓存。

# 没有参数时，每次输出后都会换行。
shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
print('This is printed without 'end' and 'step'.')
for item in shoplist:
    print(item)

    # This is printed without 'end'and 'sep'.
    # apple
    # mango
    # carrot
    # banana1.
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# 每次输出都用end设置的参数&结尾，并没有默认换行
shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
print('This is printed with 'end='&''.')
for item in shoplist:
    print(item, end='&')
print('hello world')

# This is printed with 'end='&''.
# apple&mango&carrot&banana&hello world

# 将seq设置为&
shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
print('This is printed with 'sep='&''.')
for item in shoplist:
    print(item, 'another string', sep='&')

# This is printed with 'sep='&''.
# apple&another string
# mango&another string
# carrot&another string
# banana&another string1.
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2. 位运算

2.1 原码、反码和补码

二进制有三种不同的表示形式：原码反码和补码，计算机内部使用补码来表示。

原码：其实就是二进制表示，第一位是符号位

00 00 00 11 -> 3

10 00 00 11 -> -3

反码：正数的原码就是反码，负数的反码是符号位不变，其余位取反

00 00 00 11 -> 3

11 11 11 00 -> -3

补码：正数的原码就是补码，负数的补码就是反码 1

00 00 00 11 -> 3

11 11 11 01 -> -3

符号位：最高位为符号位，0表示正数，1表示负数。在位运算中，符号也参加运算

2.2 按位运算

按位非操作 ~
按位与操作 &
按位或操作 |
按位异或操作(不同为1) ^
按位左移操作<< (num<<i 将num的二进制向左移动i位所得的值)
按位右移操作>> (num>>i 将num的二进制向右移动i位所得的值)

2.3 利用位运算实现快速计算

利用<<，>>快速计算2的倍数的问题

使用^快速交换两个整数。

通过a&(-a)快速获取a的最后一位为1的整数

2.4 利用位运算实现整数集合

元素与集合的操作

集合之间的操作：

注意：整数在内存中是以补码的形式存在的，输出自然也是按照补码输出。

3 条件语句

3.1 if 语句

if 2 > 1 and not 2 > 3:
    print('Correct Judgement!')

# Correct Judgement!

3.2 if - else 语句

temp = input('猜一猜小姐姐想的是哪个数字？')
guess = int(temp) # input 函数将接收的任何数据类型都默认为 str。
if guess == 666:
    print('你太了解小姐姐的心思了！')
    print('哼，猜对也没有奖励！')
else:
    print('猜错了，小姐姐现在心里想的是666！')
print('游戏结束，不玩儿啦！')1.
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# Python 使用缩进而不是大括号来标记代码块边界，因此要特别注意else的悬挂问题。
hi = 6
if hi > 2:
    if hi > 7:
        print('好棒!好棒!')
else:
    print('切~')

# 无输出

3.3 if - elif - else

temp = input('请输入成绩:')
source = int(temp)
if 100 >= source >= 90:
    print('A')
elif 90 > source >= 80:
    print('B')
elif 80 > source >= 60:
    print('C')
elif 60 > source >= 0:
    print('D')
else:
    print('输入错误！')1.
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3.4 assert 关键词

assert这个关键词我们称之为“断言”，当这个关键词后边的条件为 False 时，程序自动崩溃并抛出AssertionError的异常。

my_list = ['lsgogroup']
my_list.pop(0)
assert len(my_list) > 0

# AssertionError

# 在进行单元测试时，可以用来在程序中置入检查点，只有条件为 True 才能让程序正常工作。
assert 3 > 7

# AssertionError1.
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4. 循环语句

4.1 while 循环

count = 0
while count < 3:
    temp = input('猜一猜小姐姐想的是哪个数字？')
    guess = int(temp)
    if guess > 8:
        print('大了，大了')
    else:
        if guess == 8:
            print('你太了解小姐姐的心思了！')
            print('哼，猜对也没有奖励！')
            count = 3
        else:
            print('小了，小了')
    count = count   1
print('游戏结束，不玩儿啦！')

4.2 while - else 循环

当while循环正常执行完的情况下，执行else输出，如果while循环中执行了跳出循环的语句，比如 break，将不执行else代码块的内容。

count = 0
while count < 5:
    print('%d is  less than 5' % count)
    count = count   1
else:
    print('%d is not less than 5' % count)
    
# 0 is  less than 5
# 1 is  less than 5
# 2 is  less than 5
# 3 is  less than 5
# 4 is  less than 5
# 5 is not less than 51.
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4.3 for 循环

for i in 'ILoveLSGO':
    print(i, end=' ')  # 不换行输出

# I L o v e L S G O

member = ['张三', '李四', '刘德华', '刘六', '周润发']
for each in member:
    print(each)

# 张三
# 李四
# 刘德华
# 刘六
# 周润发

for i in range(len(member)):
    print(member[i])

# 张三
# 李四
# 刘德华
# 刘六
# 周润发1.
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dic = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}

for key, value in dic.items():
    print(key, value, sep=':', end=' ')

# a:1 b:2 c:3 d:4

dic = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}

for key in dic.keys():
    print(key, end=' ')

# a b c d1.
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dic = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}

for value in dic.values():
    print(value, end=' ')
    
# 1 2 3 4

4.4 for - else 循环

当for循环正常执行完的情况下，执行else输出，如果for循环中执行了跳出循环的语句，比如 break，将不执行else代码块的内容，与while - else语句一样。

for num in range(10, 20):  # 迭代 10 到 20 之间的数字
    for i in range(2, num):  # 根据因子迭代
        if num % i == 0:  # 确定第一个因子
            j = num / i  # 计算第二个因子
            print('%d 等于 %d * %d' % (num, i, j))
            break  # 跳出当前循环
    else:  # 循环的 else 部分
        print(num, '是一个质数')

# 10 等于 2 * 5
# 11 是一个质数
# 12 等于 2 * 6
# 13 是一个质数
# 14 等于 2 * 7
# 15 等于 3 * 5
# 16 等于 2 * 8
# 17 是一个质数
# 18 等于 2 * 9
# 19 是一个质数1.
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4.5 range() 函数

这个BIF(built-in functions 内置函数)有三个参数，其中用中括号括起来的表示这两个参数是可以省略的；step表示第三个参数的默认值是1；该函数的作用是生成一个从start参数的值开始到stop参数的值结束的数字序列，该序列包含start的值，但不包括stop的值。

for i in range(2, 9):  # 不包含9
    print(i)

# 2
# 3
# 4
# 5
# 6
# 7
# 8

for i in range(1, 10, 2):
    print(i)

# 1
# 3
# 5
# 7
# 91.
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4.6 enumerate() 函数

sequence是一个序列，迭代器或其他支持迭代的对象；start是下标的起始位置；返回enumerate(枚举)对象。

seasons = ['Spring', 'Summer', 'Fall', 'Winter']
lst = list(enumerate(seasons))
print(lst)
# [(0, 'Spring'), (1, 'Summer'), (2, 'Fall'), (3, 'Winter')]
lst = list(enumerate(seasons, start=1))  # 下标从 1 开始
print(lst)
# [(1, 'Spring'), (2, 'Summer'), (3, 'Fall'), (4, 'Winter')]

enumerate()与for循环的结合使用

languages = ['Python', 'R', 'Matlab', 'C  ']
for language in languages:
    print('I love', language)
print('Done!')
# I love Python
# I love R
# I love Matlab
# I love C  
# Done!


for i, language in enumerate(languages, 2):
    print(i, 'I love', language)
print('Done!')
# 2 I love Python
# 3 I love R
# 4 I love Matlab
# 5 I love C  
# Done!1.
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4.7 break 语句

跳出当前所在层的循环。

4.8 continue语句

结束本轮循环并开始下一轮循环。

4.9 pass语句

不做任何事。主要作用是为了保持程序结构的完整性。

4.10 推导式

x = [-4, -2, 0, 2, 4]
y = [a * 2 for a in x]
print(y)
# [-8, -4, 0, 4, 8]

x = [i ** 2 for i in range(1, 10)]
print(x)
# [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]1.
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x = [(i, i ** 2) for i in range(6)]
print(x)

# [(0, 0), (1, 1), (2, 4), (3, 9), (4, 16), (5, 25)]

x = [i for i in range(100) if (i % 2) != 0 and (i % 3) == 0]
print(x)

# [3, 9, 15, 21, 27, 33, 39, 45, 51, 57, 63, 69, 75, 81, 87, 93, 99]1.
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4.

a = [(i, j) for i in range(0, 3) for j in range(0, 3)]
print(a)

# [(0, 0), (0, 1), (0, 2), (1, 0), (1, 1), (1, 2), (2, 0), (2, 1), (2, 2)]

x = [[i, j] for i in range(0, 3) for j in range(0, 3)]
print(x)
# [[0, 0], [0, 1], [0, 2], [1, 0], [1, 1], [1, 2], [2, 0], [2, 1], [2, 2]]

x[0][0] = 10
print(x)
# [[10, 0], [0, 1], [0, 2], [1, 0], [1, 1], [1, 2], [2, 0], [2, 1], [2, 2]]1.
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a = [(i, j) for i in range(0, 3) if i < 1 for j in range(0, 3) if j > 1]
print(a)

# [(0, 2)]

元组推导式：

a = (x for x in range(10))
print(a)

# <generator object <genexpr> at 0x0000025BE511CC48>

print(tuple(a))

# (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)1.
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字典推导式：

b = {i: i % 2 == 0 for i in range(10) if i % 3 == 0}
print(b)
# {0: True, 3: False, 6: True, 9: False}

集合推导式：

c = {i for i in [1, 2, 3, 4, 5, 5, 6, 4, 3, 2, 1]}
print(c)
# {1, 2, 3, 4, 5, 6}1.
2.
3.

其他：

e = (i for i in range(10))
print(e)
# <generator object <genexpr> at 0x0000007A0B8D01B0>

print(next(e))  # 0
print(next(e))  # 1

for each in e:
    print(each, end=' ')

# 2 3 4 5 6 7 8 9

s = sum([i for i in range(101)])
print(s)  # 5050
s = sum((i for i in range(101)))
print(s)  # 50501.
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5. 异常处理

异常就是运行期间检测到的错误。计算机语言针对可能出现的错误定义了异常类型，某种错误引发对应的异常时，异常处理程序将启动，从而恢复程序的正常运行。

5.1 python标准异常

BaseException：所有异常的基类
Exception：常规异常的基类
StandardError：所有的内建标准异常的基类
ArithmeticError：所有数值计算异常的基类
FloatingPointError：浮点计算异常
OverflowError：数值运算超出最大限制
ZeroDivisionError：除数为零
AssertionError：断言语句（assert）失败
AttributeError：尝试访问未知的对象属性
EOFError：没有内建输入，到达EOF标记
EnvironmentError：操作系统异常的基类
IOError：输入/输出操作失败
OSError：操作系统产生的异常（例如打开一个不存在的文件）
WindowsError：系统调用失败
ImportError：导入模块失败的时候
KeyboardInterrupt：用户中断执行
LookupError：无效数据查询的基类
IndexError：索引超出序列的范围
KeyError：字典中查找一个不存在的关键字
MemoryError：内存溢出（可通过删除对象释放内存）
NameError：尝试访问一个不存在的变量
UnboundLocalError：访问未初始化的本地变量
ReferenceError：弱引用试图访问已经垃圾回收了的对象
RuntimeError：一般的运行时异常
NotImplementedError：尚未实现的方法
SyntaxError：语法错误导致的异常
IndentationError：缩进错误导致的异常
TabError：Tab和空格混用
SystemError：一般的解释器系统异常
TypeError：不同类型间的无效操作
ValueError：传入无效的参数
UnicodeError：Unicode相关的异常
UnicodeDecodeError：Unicode解码时的异常
UnicodeEncodeError：Unicode编码错误导致的异常
UnicodeTranslateError：Unicode转换错误导致的异常

异常体系内部有层次关系，python异常体系中的部分关系如下所示：

5.2 python标准警告

Warning：警告的基类
DeprecationWarning：关于被弃用的特征的警告
FutureWarning：关于构造将来语义会有改变的警告
UserWarning：用户代码生成的警告
PendingDeprecationWarning：关于特性将会被废弃的警告
RuntimeWarning：可疑的运行时行为(runtime behavior)的警告
SyntaxWarning：可疑语法的警告
ImportWarning：用于在导入模块过程中触发的警告
UnicodeWarning：与Unicode相关的警告
BytesWarning：与字节或字节码相关的警告
ResourceWarning：与资源使用相关的警告

5.3 try - expect 语句

try语句按照以下方式工作：

首先，执行try子句。（在关键字try和关键字except之间的语句）
如果没有异常发生，忽略except子句，try子句执行后结束。
如果在执行try子句的过程中发生了异常，那么try子句余下的部分将被忽略。如果异常的类型和except之后的名称相符，那么对应的except子句将被执行。最后执行try - except语句之后的代码。
如果一个异常没有与任何的except匹配，那么这个异常将会传递给上层的try中。

try:
    f = open('test.txt')
    print(f.read())
    f.close()
except OSError:
    print('打开文件出错')

# 打开文件出错

try:
    f = open('test.txt')
    print(f.read())
    f.close()
except OSError as error:
    print('打开文件出错\n原因是：'   str(error))

# 打开文件出错
# 原因是：[Errno 2] No such file or directory: 'test.txt'1.
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try:
    int('abc')
    s = 1   '1'
    f = open('test.txt')
    print(f.read())
    f.close()
except OSError as error:
    print('打开文件出错\n原因是：'   str(error))
except TypeError as error:
    print('类型出错\n原因是：'   str(error))
except ValueError as error:
    print('数值出错\n原因是：'   str(error))

# 数值出错
# 原因是：invalid literal for int() with base 10: 'abc'

dict1 = {'a': 1, 'b': 2, 'v': 22}
try:
    x = dict1['y']
except LookupError:
    print('查询错误')
except KeyError:
    print('键错误')
else:
    print(x)

# 查询错误1.
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# 要注意错误的优先级
dict1 = {'a': 1, 'b': 2, 'v': 22}
try:
    x = dict1['y']
except KeyError:
    print('键错误')
except LookupError:
    print('查询错误')
else:
    print(x)

# 键错误

# 一个 except 子句可以同时处理多个异常，这些异常将被放在一个括号里成为一个元组。
try:
    s = 1   '1'
    int('abc')
    f = open('test.txt')
    print(f.read())
    f.close()
except (OSError, TypeError, ValueError) as error:
    print('出错了！\n原因是：'   str(error))

# 出错了！
# 原因是：unsupported operand type(s) for  : 'int' and 'str'1.
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5.4 try - expect - finally 语句

try：检测范围；expect expcetion[as reason]：出现异常后的处理代码finally：无论如何都会被执行的代码。不管try语句里面有没有异常，finally子句都会执行。

def divide(x, y):
    try:
        result = x / y
        print('result is', result)
    except ZeroDivisionError:
        print('division by zero!')
    finally:
        print('executing finally clause')

divide(2, 1)
# result is 2.0
# executing finally clause
divide(2, 0)
# division by zero!
# executing finally clause
divide('2', '1')
# executing finally clause
# TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'str' and 'str'

5.5 try - except - else 语句

如果try子句执行时没有发生异常，python执行else语句后的语句。

使用except而不带任何的异常，这不是一个很好的方式，我们不能通过该程序识别出具体的异常信息，因为它捕获所有的异常。

try：检测范围；except(exception1[,exception2[,...exceptionN]]])：发生以上多个异常中的一个，执行这块代码；else：如果没有异常执行这块代码。

try:
    fh = open('testfile.txt', 'w')
    fh.write('这是一个测试文件，用于测试异常!!')
except IOError:
    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')
    fh.close()

# 内容写入文件成功1.
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5.6 raise 语句

python使用raise语句抛出一个指定的异常。

try:
    raise NameError('HiThere')
except NameError:
    print('An exception flew by!')
    
# An exception flew by!

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