人工智能之编程基础 Python 入门：第四章 条件循环与异常

人工智能之编程基础 P
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n 入门

第四章 条件循环与异常

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目录

• 人工智能之编程基础 P
  y
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  o
  n 入门
  
• 前言
  
• 条件语句
  
  
  
  • 基本语法
    
  • 示例
    
    
    
    • 1. 简单的 if 语句
      
    • 2. if-else 语句
      
    • 3. if-elif-else 语句 (处理多个条件)
      
    • 4. 嵌套的 if 语句
      
    • 真值测试 (Truthiness)
      
    
    
  
  
• 循环语句
  
  
  
  • 1. for 循环
    
    
    
    • 基本语法
      
    • 示例
      
    
    
  • 2. while 循环
    
    
    
    • 基本语法
      
    • 示例
      
    
    
  • 3. 循环控制语句
    
    
    
    • 示例
      
    
    
  • 4. else 子句
    
    
    
    • 示例
      
    
    
  • 5. 嵌套循环
    
    
    
    • 示例
      
    
    
  • 6. 实用技巧
    
    
    
    • 遍历时获取索引
      
    • 同时遍历多个序列
      
    
    
  
  
• 错误与异常
  
  
  
  • 1. 语法错误 (Syntax Errors)
    
    
    
    • 常见的语法错误示例：
      
    
    
  • 2. 异常 (Exceptions)
    
    
    
    • 常见的异常类型：
      
    • 异常示例：
      
    
    
  • 3. 异常处理
    
    
    
    • 基本语法：
      
    • 示例：
      
    
    
  • 4. 抛出异常
    
  • 5. 自定义异常
    
  • 6. 最佳实践
    
  
  
• 总结
  
• 资料关注
  

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

P
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n 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

1. if 条件1:
2.     # 条件1为真时执行的代码
3.     语句块1
4. elif 条件2:
5.     # 条件1为假，且条件2为真时执行的代码
6.     语句块2
7. else:
8.     # 所有前面的条件都为假时执行的代码
9.     语句块3

复制代码

关键点：

• ​冒号 (​: 每个 if, elif, else 语句后面必须跟一个冒号。
  
• ​缩进​: 冒号后面的代码块必须缩进（通常使用 4 个空格）。P
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  n 通过缩进来判断哪些代码属于哪个条件分支。
  
• ​elif 和 else 是可选的​: 你可以只有 if，也可以有 if-else 或 if-elif-else 链。
  
• ​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

1. age = 18
2. if age >= 18:
3.     print("你已成年，可以投票！")
4. print("程序结束。") # 这行代码总是会执行

复制代码

输出：

1. 你已成年，可以投票！
2. 程序结束。

复制代码

2. if-else 语句

1. age = 16
2. if age >= 18:
3.     print("你已成年，可以投票！")
4. else:
5.     print("你还未成年，需要等待。")
6. print("程序结束。")

复制代码

输出：

1. 你还未成年，需要等待。
2. 程序结束。

复制代码

3. if-elif-else 语句 (处理多个条件)

1. score = 85
2. if score >= 90:
3.     grade = 'A'
4. elif score >= 80: # 注意：因为score<90才会到这里，所以这里只需检查>=80
5.     grade = 'B'
6. elif score >= 70:
7.     grade = 'C'
8. elif score >= 60:
9.     grade = 'D'
10. else:
11.     grade = 'F'
12. print(f"你的成绩等级是: {grade}")

复制代码

输出：

1. 你的成绩等级是: B

复制代码

4. 嵌套的 if 语句

1. age = 20
2. has_license = True
4. if age >= 18:
5.     if has_license:
6.         print("你可以合法驾驶。")
7.     else:
8.         print("你年龄够了，但需要先考驾照。")
9. else:
10.     print("你还太小，不能驾驶。")

复制代码

输出：

1. 你可以合法驾驶。

复制代码

真值测试 (Truthiness)

在 P
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o
n 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：

1. my_list = [1, 2, 3]
2. if my_list: # 检查列表是否非空，比 len(my_list) > 0 更P
3. y
4. t
5. h
6. o
7. nic
8.     print("列表不为空，包含元素:", my_list)
9. else:
10.     print("列表为空。")
12. name = ""
13. if name: # 检查字符串是否非空
14.     print(f"你好, {name}!")
15. else:
16.     print("名字不能为空。")

复制代码

输出：

1. 列表不为空，包含元素: [1, 2, 3]
2. 名字不能为空。

复制代码

循环语句

P
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h
o
n 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

1. for 变量 in 序列:
2.     # 循环体
3.     语句块

复制代码

示例

1. # 遍历列表
2. fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
3. for fruit in fruits:
4.     print(fruit)

复制代码

输出：

1. 苹果
2. 香蕉
3. 橙子

复制代码

1. # 遍历字符串
2. word = "P
3. y
4. t
5. h
6. o
7. n"
8. for letter in word:
9.     print(letter)

复制代码

输出：

1. P
2. y
3. t
4. h
5. o
6. n

复制代码

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

复制代码

输出：

1. 0
2. 1
3. 2
4. 3
5. 4

复制代码

1. # range(start, stop, step)
2. for i in range(1, 10, 2): # 从1开始，到10结束（不包含10），步长为2
3.     print(i)

复制代码

输出：

1. 1
2. 3
3. 5
4. 7
5. 9

复制代码

2. while 循环

while 循环在条件为 True 时重复执行代码块。
基本语法

1. while 条件:
2.     # 循环体
3.     语句块
4.     # 更新条件，避免无限循环

复制代码

示例

1. # 计数器循环
2. count = 0
3. while count < 5:
4.     print(count)
5.     count += 1 # 重要：更新条件变量，否则会无限循环

复制代码

输出：

1. 0
2. 1
3. 2
4. 3
5. 4

复制代码

1. # 用户输入循环
2. user_input = ""
3. while user_input.lower() != "退出":
4.     user_input = input("请输入命令（输入'退出'结束）: ")
5.     print(f"你输入了: {user_input}")

复制代码

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

1. # 使用 break
2. for i in range(10):
3.     if i == 5:
4.         break
5.     print(i)

复制代码

输出：

1. 0
2. 1
3. 2
4. 3
5. 4

复制代码

1. # 使用 continue
2. for i in range(5):
3.     if i == 2:
4.         continue
5.     print(i)

复制代码

输出：

1. 0
2. 1
3. 3
4. 4

复制代码

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

1. # for-else
2. for i in range(3):
3.     print(i)
4. else:
5.     print("循环正常结束")

复制代码

输出：

1. 0
2. 1
3. 2
4. 循环正常结束

复制代码

1. # for-else with break
2. for i in range(5):
3.     if i == 3:
4.         break
5.     print(i)
6. else:
7.     print("循环正常结束") # 这行不会执行，因为循环被break了
9. print("循环结束")

复制代码

输出：

1. 0
2. 1
3. 2
4. 循环结束

复制代码

5. 嵌套循环

循环内部可以包含另一个循环。
示例

1. # 打印乘法表
2. for i in range(1, 4):
3.     for j in range(1, 4):
4.         print(f"{i} * {j} = {i * j}", end="  ")
5.     print() # 换行

复制代码

输出：

1. 1 * 1 = 1  1 * 2 = 2  1 * 3 = 3  
2. 2 * 1 = 2  2 * 2 = 4  2 * 3 = 6  
3. 3 * 1 = 3  3 * 2 = 6  3 * 3 = 9

复制代码

6. 实用技巧

遍历时获取索引

1. fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
2. for index, fruit in enumerate(fruits):
3.     print(f"索引 {index}: {fruit}")

复制代码

输出：

1. 索引 0: 苹果
2. 索引 1: 香蕉
3. 索引 2: 橙子

复制代码

同时遍历多个序列

1. names = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
2. ages = [25, 30, 35]
3. for name, age in zip(names, ages):
4.     print(f"{name} 今年 {age} 岁")

复制代码

输出：

1. Alice 今年 25 岁
2. Bob 今年 30 岁
3. Charlie 今年 35 岁

复制代码

错误与异常

在 P
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o
n 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 P
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h
o
n 解释器解析代码时，发现代码不符合 P
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o
n 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. # 1. 缺少冒号
2. if x > 5
3.     print("x is greater than 5")
5. # 2. 括号不匹配
6. print("Hello World"
8. # 3. 缩进错误
9. if x > 5:
10. print("x is greater than 5") # 缺少缩进
12. # 4. 引号不匹配
13. message = "Hello World'

复制代码

语法错误的特点：

• 发生在程序运行之前
  
• P
  y
  t
  h
  o
  n 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：

异常类型描述示例ZeroDivisionError除以零10 / 0NameError变量名未定义print(undefined_variable)TypeError操作或函数应用于不适当类型的对象"hello" + 5ValueError操作或函数接收到类型正确但值不合适的参数int("hello")IndexError序列中没有此索引my_list[10](列表长度不足)KeyError字典中没有此键my_dict["missing_key"]FileNotFoundError文件未找到open("nonexistent.txt")异常示例：

1. # ZeroDivisionError
2. print(10 / 0)  # ZeroDivisionError: division by zero
4. # ValueError
5. int("hello")   # ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'hello'
7. # IndexError
8. my_list = [1, 2, 3]
9. print(my_list[5])  # IndexError: list index out of range

复制代码

3. 异常处理

P
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n 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：

1. try:
2.     # 可能出现异常的代码
3.     可能出错的代码
4. except ExceptionType:
5.     # 处理特定异常的代码
6.     错误处理代码
7. except AnotherExceptionType:
8.     # 处理另一种异常
9.     错误处理代码
10. else:
11.     # 没有异常时执行的代码（可选）
12.     无异常时的代码
13. finally:
14.     # 无论是否有异常都会执行的代码（可选）
15.     最终清理代码

复制代码

示例：

1. # 基本异常处理
2. try:
3.     x = int(input("请输入一个数字: "))
4.     result = 10 / x
5.     print(f"结果是: {result}")
6. except ValueError:
7.     print("输入的不是有效数字！")
8. except ZeroDivisionError:
9.     print("不能除以零！")
10. except Exception as e:
11.     print(f"发生了未预期的错误: {e}")
12. else:
13.     print("计算成功完成！")
14. finally:
15.     print("程序执行完毕。")

复制代码

1. # 捕获所有异常
2. try:
3.     # 一些可能出错的代码
4.     file = open("nonexistent.txt", "r")
5. except:
6.     print("发生了某种错误！")

复制代码

1. # 捕获异常对象
2. try:
3.     numbers = [1, 2, 3]
4.     print(numbers[10])
5. except IndexError as e:
6.     print(f"索引错误: {e}")

复制代码

4. 抛出异常

可以使用 raise 语句手动抛出异常。

1. def validate_age(age):
2.     if age < 0:
3.         raise ValueError("年龄不能为负数")
4.     if age > 150:
5.         raise ValueError("年龄不能超过150")
6.     return True
8. try:
9.     validate_age(-5)
10. except ValueError as e:
11.     print(f"验证失败: {e}")

复制代码

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。

1. class CustomError(Exception):
2.     """自定义异常类"""
3.     pass
5. class AgeError(Exception):
6.     """年龄相关的异常"""
7.     def __init__(self, message):
8.         self.message = message
9.         super().__init__(self.message)
11. try:
12.     raise AgeError("年龄不在有效范围内")
13. except AgeError as e:
14.     print(f"自定义异常: {e.message}")

复制代码

6. 最佳实践

• ​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。
  
• ​避免空的 except 块​：至少要记录错误或采取适当的措施。
  
• ​使用 finally 进行清理​：在 finally 块中进行资源清理工作。
  
• ​不要忽略异常​：即使不处理，也要记录下来。
  

1. # 好的做法
2. try:
3.     file = open("data.txt", "r")
4.     content = file.read()
5. except FileNotFoundError:
6.     print("文件未找到")
7. except PermissionError:
8.     print("没有权限访问文件")
9. finally:
10.     if 'file' in locals() and not file.closed:
11.         file.close()

复制代码

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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