Python训练营打卡 Day25

 异常处理

知识点回顾：

1. 异常处理机制
2. debug过程中的各类报错
3. try-except机制
4. try-except-else-finally机制

在即将进入深度学习专题学习前，我们最后差缺补漏，把一些常见且重要的知识点给他们补上，加深对代码和流程的理解。

作业：理解今日的内容即可，可以检查自己过去借助ai写的代码是否带有try-except机制，以后可以尝试采用这类写法增加代码健壮性。

1. 异常处理机制

异常处理是一种在程序运行时处理错误和异常情况的机制。当程序运行过程中遇到错误时，会抛出一个异常，如果不对异常进行处理，程序会中断运行。
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。

2. Debug 过程中的各类报错

在调试过程中，我们经常会遇到各种错误，例如：

• 语法错误（SyntaxError）：代码不符合 Python 的语法规则。

• 运行时错误（RuntimeError）：代码在运行时出现问题，例如除以零、访问不存在的文件等。

• 类型错误（TypeError）：操作或函数应用于不适当类型的对象。

• 索引错误（IndexError）：尝试访问序列中不存在的索引。

• 键错误（KeyError）：尝试访问字典中不存在的键。

• 文件不存在错误（FileNotFoundError）：尝试打开一个不存在的文件。

3. try-except 机制

try-except 是最基本的异常处理结构，用于捕获和处理异常。基本语法如下：

try:
    # 尝试执行的代码
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    # 捕获并处理异常
    print(f"发生错误：{e}")

如果 try 块中的代码抛出异常，except 块会捕获并处理该异常。

4. try-except-else-finally 机制

try-except-else-finally 是更完整的异常处理结构，提供了更多的控制能力。基本语法如下：

try:
    # 尝试执行的代码
    result = 10 / 2
except ZeroDivisionError as e:
    # 捕获并处理 ZeroDivisionError 异常
    print(f"发生错误：{e}")
else:
    # 如果没有异常发生，执行 else 块
    print("没有发生异常，结果是：", result)
finally:
    # 无论是否发生异常，都会执行 finally 块
    print("finally 块总是被执行")

• else 块：如果没有异常发生，会执行 else 块。

• finally 块：无论是否发生异常，finally 块都会被执行，通常用于清理资源，如关闭文件、释放网络连接等。

• 通过添加 try-except 机制来增强其健壮性：

  原始代码：

  file_path = "example.txt"
  with open(file_path, "r") as file:
      content = file.read()
  print(content)

  改进后的代码：

• file_path = "example.txt"
  try:
      with open(file_path, "r") as file:
          content = file.read()
      print(content)
  except FileNotFoundError as e:
      print(f"文件未找到：{e}")
  except Exception as e:
      print(f"发生其他错误：{e}")
  else:
      print("文件读取成功！")
  finally:
      print("文件操作完成。")

  示例：网络请求

  如果你有涉及网络请求的代码，也可以添加异常处理。例如，使用 requests 库获取网页内容：

  原始代码：

  import requests
  response = requests.get("https://example.com")
  print(response.text)

  改进后的代码：

• import requests
  
  try:
      response = requests.get("https://example.com")
      response.raise_for_status()  # 检查请求是否成功
      print(response.text)
  except requests.exceptions.HTTPError as e:
      print(f"HTTP 错误：{e}")
  except requests.exceptions.ConnectionError as e:
      print(f"连接错误：{e}")
  except Exception as e:
      print(f"发生其他错误：{e}")
  else:
      print("请求成功！")
  finally:
      print("网络请求完成。")

  核心概念：

      1. 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。

      2. 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。

      3. 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。

      4. 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）。

  常见语句结构如下：

  1.try-except
  这是最基本的错误处理结构。

• 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
  在 try-except 的基础上增加了 else 子句。

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。

3.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。

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

• 各类报错信息        

@浙大疏锦行