人工智能之编程基础 Python 入门

第四章 条件循环与异常

前言

本章节紧接上一章内容继续学习python的基本语法结构，主要学习条件语句、循环语句以及错误异常的处理方式。

条件语句

Python 中的条件语句用于根据不同的条件执行不同的代码块。主要的条件语句是  if、 elif（else if 的缩写）和  else。

基本语法

if 条件
1:

    
# 条件1为真时执行的代码

    语句块
1


elif 条件
2:

    
# 条件1为假，且条件2为真时执行的代码

    语句块
2


else:

    
# 所有前面的条件都为假时执行的代码

    语句块
3

关键点：

1. 1. **冒号 ( :)**: 每个  if,  elif,  else 语句后面必须跟一个冒号。
2. 2. 缩进: 冒号后面的代码块必须缩进（通常使用 4 个空格）。Python 通过缩进来判断哪些代码属于哪个条件分支。
3. 3. ** elif 和  else 是可选的**: 你可以只有  if，也可以有  if-else 或  if-elif-else 链。
4. 4. 条件求值: 条件表达式的结果会被转换为布尔值 ( True 或  False)。

示例

1. 简单的  if 语句

age = 
18


if age >= 
18:

    
print(
"你已成年，可以投票！")


print(
"程序结束。") 
# 这行代码总是会执行

输出：

你已成年，可以投票！

程序结束。

2.  if-else 语句

age = 
16


if age >= 
18:

    
print(
"你已成年，可以投票！")


else:

    
print(
"你还未成年，需要等待。")


print(
"程序结束。")

输出：

你还未成年，需要等待。

程序结束。

3.  if-elif-else 语句 (处理多个条件)

score = 
85


if score >= 
90:

    grade = 
'A'


elif score >= 
80: 
# 注意：因为score<90才会到这里，所以这里只需检查>=80

    grade = 
'B'


elif score >= 
70:

    grade = 
'C'


elif score >= 
60:

    grade = 
'D'


else:

    grade = 
'F'


print(
f"你的成绩等级是: 
{grade}")

输出：

你的成绩等级是: B

4. 嵌套的  if 语句

age = 
20

has_license = 
True




if age >= 
18:

    
if has_license:

        
print(
"你可以合法驾驶。")

    
else:

        
print(
"你年龄够了，但需要先考驾照。")


else:

    
print(
"你还太小，不能驾驶。")

输出：

你可以合法驾驶。

真值测试 (Truthiness)

在 Python 中，很多值在条件语句中会被自动转换为布尔值：

• •  被认为是  False 的值 (falsy):
• •  False
• •  None
• • 数值零： 0,  0.0
• • 空序列： "",  [],  (),  {}
• • 空集合： set()
• •  其他所有值都被认为是  True (truthy):
• •  True
• • 非零数值
• • 非空字符串、列表、元组、字典等

示例：

my_list = [
1, 
2, 
3]


if my_list: 
# 检查列表是否非空，比 len(my_list) > 0 更Pythonic

    
print(
"列表不为空，包含元素:", my_list)


else:

    
print(
"列表为空。")



name = 
""


if name: 
# 检查字符串是否非空

    
print(
f"你好, 
{name}!")


else:

    
print(
"名字不能为空。")

输出：

列表不为空，包含元素: [1, 2, 3]

名字不能为空。

循环语句

Python 中的循环语句用于重复执行一段代码，直到满足某个条件为止。主要有两种类型的循环： for 循环和  while 循环。

1.  for 循环

for 循环用于遍历序列（如列表、元组、字符串）或其他可迭代对象。

基本语法

for 变量 
in 序列:

    
# 循环体

    语句块

示例

# 遍历列表

fruits = [
"苹果", 
"香蕉", 
"橙子"]


for fruit 
in fruits:

    
print(fruit)

输出：

苹果

香蕉

橙子

# 遍历字符串

word = 
"Python"


for letter 
in word:

    
print(letter)

输出：

P

y

t

h

o

n

# 使用 range() 函数


for i 
in 
range(
5): 
# range(5) 生成 0, 1, 2, 3, 4

    
print(i)

输出：

0

1

2

3

4

# range(start, stop, step)


for i 
in 
range(
1, 
10, 
2): 
# 从1开始，到10结束（不包含10），步长为2

    
print(i)

输出：

1

3

5

7

9

2.  while 循环

while 循环在条件为  True 时重复执行代码块。

基本语法

while 条件:

    
# 循环体

    语句块

    
# 更新条件，避免无限循环

示例

# 计数器循环

count = 
0


while count < 
5:

    
print(count)

    count += 
1 
# 重要：更新条件变量，否则会无限循环

输出：

0

1

2

3

4

# 用户输入循环

user_input = 
""


while user_input.lower() != 
"退出":

    user_input = 
input(
"请输入命令（输入'退出'结束）: ")

    
print(
f"你输入了: 
{user_input}")

3. 循环控制语句

• •  break: 立即退出循环。
• •  continue: 跳过当前迭代，继续下一次迭代。

示例

# 使用 break


for i 
in 
range(
10):

    
if i == 
5:

        
break

    
print(i)

输出：

0

1

2

3

4

# 使用 continue


for i 
in 
range(
5):

    
if i == 
2:

        
continue

    
print(i)

输出：

0

1

3

4

4.  else 子句

for 和  while 循环都可以有一个可选的  else 子句。当循环正常结束（没有被  break 中断）时， else 子句会执行。

示例

# for-else


for i 
in 
range(
3):

    
print(i)


else:

    
print(
"循环正常结束")

输出：

0

1

2

循环正常结束

# for-else with break


for i 
in 
range(
5):

    
if i == 
3:

        
break

    
print(i)


else:

    
print(
"循环正常结束") 
# 这行不会执行，因为循环被break了




print(
"循环结束")

输出：

0

1

2

循环结束

5. 嵌套循环

循环内部可以包含另一个循环。

示例

# 打印乘法表


for i 
in 
range(
1, 
4):

    
for j 
in 
range(
1, 
4):

        
print(
f"
{i} * 
{j} = 
{i * j}", end=
"  ")

    
print() 
# 换行

输出：

1 * 1 = 1  1 * 2 = 2  1 * 3 = 3  

2 * 1 = 2  2 * 2 = 4  2 * 3 = 6  

3 * 1 = 3  3 * 2 = 6  3 * 3 = 9

6. 实用技巧

遍历时获取索引

fruits = [
"苹果", 
"香蕉", 
"橙子"]


for index, fruit 
in 
enumerate(fruits):

    
print(
f"索引 
{index}: 
{fruit}")

输出：

索引 0: 苹果

索引 1: 香蕉

索引 2: 橙子

同时遍历多个序列

names = [
"Alice", 
"Bob", 
"Charlie"]

ages = [
25, 
30, 
35]


for name, age 
in 
zip(names, ages):

    
print(
f"
{name} 今年 
{age} 岁")

输出：

Alice 今年 25 岁

Bob 今年 30 岁

Charlie 今年 35 岁

错误与异常

在 Python 编程中，错误主要分为两类： 语法错误（Syntax Errors） 和 **异常（Exceptions）**。理解它们的区别和处理方法对于编写健壮的程序至关重要。

1. 语法错误 (Syntax Errors)

语法错误发生在 Python 解释器解析代码时，发现代码不符合 Python 的语法规则。这类错误会在程序运行前就被检测出来，导致程序无法启动。

常见的语法错误示例：

# 1. 缺少冒号


if x > 
5

    
print(
"x is greater than 5")




# 2. 括号不匹配


print(
"Hello World"




# 3. 缩进错误


if x > 
5:


print(
"x is greater than 5") 
# 缺少缩进




# 4. 引号不匹配

message = 
"Hello World'

语法错误的特点：

• • 发生在程序运行之前
• • Python 解释器会指出错误的行号和类型
• • 必须修正后程序才能运行

2. 异常 (Exceptions)

异常是在程序运行过程中发生的错误，此时代码的语法是正确的，但在执行时遇到了问题（如除零、访问不存在的文件等）。

常见的异常类型：

异常示例：

# ZeroDivisionError


print(
10 / 
0)  
# ZeroDivisionError: division by zero




# ValueError


int(
"hello")   
# ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'hello'




# IndexError

my_list = [
1, 
2, 
3]


print(my_list[
5])  
# IndexError: list index out of range

3. 异常处理

Python 提供了  try-except 语句来处理异常，让程序在遇到错误时不会崩溃，而是执行预设的错误处理代码。

基本语法：

try:

    
# 可能出现异常的代码

    可能出错的代码


except ExceptionType:

    
# 处理特定异常的代码

    错误处理代码


except AnotherExceptionType:

    
# 处理另一种异常

    错误处理代码


else:

    
# 没有异常时执行的代码（可选）

    无异常时的代码


finally:

    
# 无论是否有异常都会执行的代码（可选）

    最终清理代码

示例：

# 基本异常处理


try:

    x = 
int(
input(
"请输入一个数字: "))

    result = 
10 / x

    
print(
f"结果是: 
{result}")


except ValueError:

    
print(
"输入的不是有效数字！")


except ZeroDivisionError:

    
print(
"不能除以零！")


except Exception 
as e:

    
print(
f"发生了未预期的错误: 
{e}")


else:

    
print(
"计算成功完成！")


finally:

    
print(
"程序执行完毕。")

# 捕获所有异常


try:

    
# 一些可能出错的代码

    file = 
open(
"nonexistent.txt", 
"r")


except:

    
print(
"发生了某种错误！")

# 捕获异常对象


try:

    numbers = [
1, 
2, 
3]

    
print(numbers[
10])


except IndexError 
as e:

    
print(
f"索引错误: 
{e}")

4. 抛出异常

可以使用  raise 语句手动抛出异常。

def 
validate_age(
age):

    
if age < 
0:

        
raise ValueError(
"年龄不能为负数")

    
if age > 
150:

        
raise ValueError(
"年龄不能超过150")

    
return 
True




try:

    validate_age(-
5)


except ValueError 
as e:

    
print(
f"验证失败: 
{e}")

5. 自定义异常

可以创建自定义异常类来处理特定的错误情况。

class 
CustomError(
Exception):

    
"""自定义异常类"""

    
pass




class 
AgeError(
Exception):

    
"""年龄相关的异常"""

    
def 
__init__(
self, message):

        
self.message = message

        
super().__init__(
self.message)




try:

    
raise AgeError(
"年龄不在有效范围内")


except AgeError 
as e:

    
print(
f"自定义异常: 
{e.message}")

6. 最佳实践

1. 1. 具体化异常处理：尽量捕获具体的异常类型，而不是使用通用的  except。
2. 2. 避免空的 except 块：至少要记录错误或采取适当的措施。
3. 3. 使用 finally 进行清理：在  finally 块中进行资源清理工作。
4. 4. 不要忽略异常：即使不处理，也要记录下来。

# 好的做法


try:

    file = 
open(
"data.txt", 
"r")

    content = file.read()


except FileNotFoundError:

    
print(
"文件未找到")


except PermissionError:

    
print(
"没有权限访问文件")


finally:

    
if 
'file' 
in 
locals() 
and 
not file.closed:

        file.close()

总结

本文主要对python的条件循环以及错误语法的叙述与实践，下一章节会学习python的基本数据结构，以及基本数据结构的用法，它们之间的相互转换，和迭代生成。

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