# 第 2-3 课：异常处理

## 一、本课目标

完成本课后，你将能够：

1. 解释异常是什么，以及为什么需要处理异常；
2. 阅读 Python 异常信息中的异常类型；
3. 使用 `try...except` 处理预期内的错误；
4. 分别处理 `ValueError`、`ZeroDivisionError` 和 `FileNotFoundError`；
5. 理解 `else` 和 `finally` 的执行时机；
6. 避免使用过大的 `try` 范围或空白 `except`；
7. 让文件读取和数据转换失败时给出清楚的中文提示。

## 二、前置知识

学习本课前，需要掌握：

- 条件判断、函数和返回值；
- `int()` 类型转换；
- 模块与程序入口判断；
- 使用 `Path` 读取和写入文本文件。

## 三、异常是什么

异常（Exception）是程序运行过程中发生的非正常情况。

例如：

```python
number = int("五")
```

运行后会看到类似信息：

```text
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '五'
```

中文解释：`int()` 需要可以转换为整数的内容，但字符串 `"五"` 不符合要求。

如果不处理异常，程序会在出错位置停止。异常处理可以让程序识别预期内的问题，给用户明确提示，并决定是否继续运行。

异常处理不是“隐藏所有错误”。我们只处理已经理解并且知道如何应对的异常。

## 四、使用 `try...except`

基本结构如下：

```python
try:
    number = int(number_text)
except ValueError:
    print("请输入有效整数。")
```

执行顺序：

1. Python 先执行 `try` 中的代码；
2. 没有异常时，跳过 `except`；
3. 发生 `ValueError` 时，停止执行 `try` 中剩余代码；
4. 转到对应的 `except ValueError`；
5. `except` 执行结束后，程序可以继续向下运行。

## 五、只捕获明确的异常

本课会遇到三种常见异常。

### 5.1 `ValueError`

值错误（Value Error，`ValueError`）表示值的类型可能可以使用，但具体内容不符合要求：

```python
int("优秀")
```

### 5.2 `ZeroDivisionError`

除零错误（Zero Division Error，`ZeroDivisionError`）表示程序尝试用数字除以零：

```python
average = 180 / 0
```

### 5.3 `FileNotFoundError`

文件未找到错误（File Not Found Error，`FileNotFoundError`）表示程序读取的路径不存在：

```python
content = file_path.read_text(encoding="utf-8")
```

不推荐写空白 `except`：

```python
try:
    number = int(number_text)
except:
    print("出错了。")
```

这种写法会把多种不同问题混在一起，用户不知道发生了什么，开发者也更难找到真正原因。

## 六、一个 `try` 对应多个 `except`

一段代码可能出现不同异常，可以分别处理：

```python
try:
    content = file_path.read_text(encoding="utf-8")
    number = int(content.strip())
except FileNotFoundError:
    print("没有找到文件。")
except ValueError:
    print("文件内容不是有效整数。")
```

Python 会根据实际异常类型进入匹配的分支。清楚区分异常类型，才能给出准确提示。

## 七、`else` 的作用

`else` 只在 `try` 没有发生异常时执行：

```python
try:
    average = total_score / agent_count
except ZeroDivisionError:
    print("Agent 数量不能为 0。")
else:
    return average
```

这样可以让 `try` 只包含可能发生异常的操作，成功后的普通逻辑放到 `else`。

## 八、`finally` 的作用

`finally` 无论有没有发生异常都会执行：

```python
try:
    content = file_path.read_text(encoding="utf-8")
except FileNotFoundError:
    print("没有找到文件。")
finally:
    print("文件读取结束。")
```

它常用于必须执行的收尾工作。本课用输出语句观察执行时机。上一课使用的 `with` 已经能帮助关闭文件，因此不要为了使用 `finally` 而放弃更清晰的 `with` 或 `Path.read_text()`。

## 九、异常与条件判断的区别

条件判断适合处理程序能够直接检查的业务规则：

```python
if score < 0 or score > 100:
    print("评分必须在 0 到 100 之间。")
```

异常处理适合处理操作执行时可能失败的情况：

```python
try:
    score = int(score_text)
except ValueError:
    print("评分必须是整数。")
```

因此，评分转换失败使用 `except ValueError`，评分超出范围使用 `if`，两者各自负责不同问题。

## 十、缩小 `try` 的范围

推荐：

```python
try:
    number = int(number_text)
except ValueError:
    return None

print("转换完成。")
```

不要把大量无关代码全部放进 `try`。范围过大时，即使其他代码产生同类型异常，也可能被误认为是预期问题。

## 十一、完整示例

本课示例文件是：

```text
02_python进阶/2_3_异常处理/exception_example.py
```

示例依次演示：

1. 使用 `try...except` 处理整数转换失败；
2. 使用 `else` 返回成功的除法结果；
3. 分别处理正常文件和不存在的文件；
4. 使用 `finally` 输出每次读取结束提示。

示例只在本课 `example_data` 中创建文件，该目录已由 `.gitignore` 忽略。

## 十二、运行方法

在项目根目录运行：

```powershell
python .\02_python进阶\2_3_异常处理\exception_example.py
```

完成练习后运行：

```powershell
python .\02_python进阶\2_3_异常处理\practice.py
```

## 十三、示例运行结果

```text
一、处理整数转换异常
“五”不是有效整数。
有效结果：5
无效结果：None
==============================
二、处理除以零异常
Agent 数量不能为 0。
正常结果：2.0
异常结果：None
==============================
三、处理文件读取异常
已完成对 agent_count.txt 的读取尝试。
没有找到文件：missing.txt
已完成对 missing.txt 的读取尝试。
文件中的 Agent 数量：3
不存在文件的读取结果：None
```

## 十四、关键代码解析

### 14.1 异常类型写在 `except` 后

```python
except ValueError:
```

它表示这里只处理 `ValueError`。如果发生其他没有处理的异常，Python 仍会显示异常信息，帮助我们发现新的问题。

### 14.2 异常分支也要明确返回

如果函数成功时返回数字，失败时可以明确返回 `None`：

```python
except ValueError:
    print("请输入有效整数。")
    return None
```

调用者随后可以使用：

```python
if result is not None:
    print(result)
```

注意不能简单写 `if result:`，因为合法数字 `0` 也会被当作假值。

### 14.3 `return` 后仍会执行 `finally`

即使 `try` 或 `except` 中执行了 `return`，函数真正结束前仍会执行 `finally`。可以运行示例观察这一点。

## 十五、常见错误

### 15.1 使用空白 `except`

空白 `except` 会捕获范围过广，让真正的程序错误难以发现。请写出明确异常类型。

### 15.2 捕获异常后什么都不做

不推荐：

```python
except ValueError:
    pass
```

用户看不到提示，开发者也不知道数据为什么没有得到处理。

### 15.3 用异常代替全部条件判断

`try...except` 不能取代正常业务判断。数字是否在 0 到 100 之间仍应使用 `if` 检查。

### 15.4 把 `try` 包住整个程序

这会让异常来源变得模糊。应只包住可能发生且准备处理的操作。

### 15.5 把英文错误信息原样交给用户

学习时可以阅读英文异常类型，但面向用户的提示应说明他们可以如何修正输入。

## 十六、课堂练习

打开 `practice.py`，依次完成：

1. `parse_score(score_text)`：处理整数转换并检查评分范围；
2. `calculate_average(total_score, agent_count)`：处理除以零；
3. `read_score(file_path)`：处理不存在的评分文件；
4. `main()`：准备安全的练习数据并测试正常、异常分支。

练习题面已经明确给出了参数、返回值、输出文字、测试输入和预期结果。请先独立完成，不要直接复制示例函数。

## 十七、参考答案

参考答案暂不写入练习文件。你完成后，我会从以下三个方面检查：

- 正确性：正常和异常分支是否符合预期；
- 可读性：`try` 范围、命名和中文提示是否清楚；
- 知识掌握：是否能正确选择异常类型，并区分异常处理与条件判断。

## 十八、本课小结

- 异常是程序运行时出现的非正常情况；
- `try` 放置可能发生异常的代码；
- `except` 处理明确类型的异常；
- `else` 只在没有异常时执行；
- `finally` 无论是否发生异常都会执行；
- `ValueError`、`ZeroDivisionError` 和 `FileNotFoundError` 对应不同问题；
- 异常处理用于应对失败，条件判断用于检查业务规则；
- 不要使用空白 `except` 隐藏问题。

## 十九、验收标准

- 能用自己的话解释异常处理的作用；
- 能看懂三个本课异常类型；
- 示例程序输出与讲义一致；
- 能针对不同错误使用明确的 `except`；
- 能说明 `else` 和 `finally` 的执行时机；
- `parse_score("0")` 和 `parse_score("100")` 均能返回合法结果；
- 非数字和越界评分会给出不同中文提示；
- 除数为零时程序不会崩溃；
- 文件不存在时程序不会崩溃；
- 练习只在 `practice_data` 中写入数据；
- 没有使用空白 `except` 或用 `pass` 隐藏异常。