Python中自定义异常与循环内错误处理实践

1. 引言：处理超出范围的用户输入

在软件开发中，经常需要对用户输入进行验证，以确保其符合程序的业务逻辑或数据约束。当输入值超出预设的有效范围时，抛出并捕获自定义异常是一种清晰且专业的错误处理机制。本教程将展示如何设计一个python程序，接收一系列整数输入，检查它们是否在特定范围内（例如，不小于3且不大于30），并将每个数字及其立方存储到字典中。对于超出范围的数字，我们将使用自定义异常进行标记，并确保所有输入都被处理，最终打印出完整的处理结果。

2. 定义自定义异常

为了区分不同类型的范围错误，我们定义两个继承自Exception的自定义异常类：NumberTooSmall和NumberTooBig。这些异常类可以携带额外的信息，例如导致异常的具体数值。

class NumberTooSmall(Exception):
    """当数字小于3时抛出的自定义异常"""
    def __init__(self, num):
        self.num = num
        super().__init__(f"数字 {num} 小于3")

class NumberTooBig(Exception):
    """当数字大于30时抛出的自定义异常"""
    def __init__(self, num):
        self.num = num
        super().__init__(f"数字 {num} 大于30")

在__init__方法中，我们存储了引发异常的数字，并调用了父类的构造函数，以便异常消息能够更具描述性。

3. 核心逻辑：循环内的异常处理与数据存储

程序的关键在于如何迭代处理每个输入，并在每个输入上独立地执行范围检查和异常处理。将try-except块放置在循环内部是实现这一目标的关键。

1. 接收并排序输入： 首先，程序接收五个整数输入，并将它们存储在一个列表中，然后进行排序。排序不是强制性的，但可以使输出更具可读性。
2. 初始化字典： 创建一个空字典dic，用于存储数字及其立方，或者异常标记。
3. 迭代处理： 遍历已排序的数字列表。
4. try-except块： 在循环的每一次迭代中，使用try-except块来包裹数值验证和立方计算逻辑。
   • 条件判断：
     • 如果数字i小于3，则抛出NumberTooSmall异常。
     • 如果数字i大于30，则抛出NumberTooBig异常。
     • 如果数字在有效范围内（3到30之间，包括3和30），则计算其立方并将其作为键值对{i: i**3}存储到字典dic中。
   • 异常捕获：
     • 如果捕获到NumberTooSmall异常，则将当前数字i作为键，字符串'NumberTooSmall'作为值，存储到字典dic中。
     • 如果捕获到NumberTooBig异常，则将当前数字i作为键，字符串'NumberTooBig'作为值，存储到字典dic中。

这种处理方式确保了即使某个输入引发了异常，程序也能继续处理后续的输入，并且每个数字的处理结果（无论是正常值还是异常标记）都能被准确地记录下来。

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4. 完整示例代码

下面是结合了上述所有概念的完整Python代码：

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# 假设输入为：3, 7, 9, 22, 34
# 为了演示方便，这里直接赋值，实际应用中可通过 input() 获取
# n1, n2, n3, n4, n5 = int(input()), int(input()), int(input()), int(input()), int(input())
# 示例输入：1, 5, 10, 30, 50
All = sorted([1, 5, 10, 30, 50]) # 示例数据，可替换为用户输入

# 定义自定义异常类
class NumberTooSmall(Exception):
    """当数字小于3时抛出的自定义异常"""
    def __init__(self, num):
        self.num = num
        super().__init__(f"数字 {num} 小于3")

class NumberTooBig(Exception):
    """当数字大于30时抛出的自定义异常"""
    def __init__(self, num):
        self.num = num
        super().__init__(f"数字 {num} 大于30")

dic = {} # 初始化结果字典

# 遍历所有输入数字，并在循环内部处理异常
for i in All:
    try:
        if i < 3:
            raise NumberTooSmall(i) # 抛出数字过小异常
        elif i > 30:
            raise NumberTooBig(i)   # 抛出数字过大异常
        else:
            dic[i] = i**3           # 数字在范围内，计算立方并存储
    except NumberTooSmall as e:
        dic[i] = 'NumberTooSmall'   # 捕获NumberTooSmall异常，记录到字典
        # print(f"捕获到异常：{e}") # 可选：打印异常信息
    except NumberTooBig as e:
        dic[i] = 'NumberTooBig'     # 捕获NumberTooBig异常，记录到字典
        # print(f"捕获到异常：{e}") # 可选：打印异常信息

# 打印字典内容
print("最终处理结果字典:")
for key, value in dic.items():
    print(f'{key} : {value}')

5. 运行与输出解析

使用示例输入[1, 5, 10, 30, 50]运行上述代码，将得到以下输出：

最终处理结果字典:
1 : NumberTooSmall
5 : 125
10 : 1000
30 : 27000
50 : NumberTooBig

输出清晰地展示了每个输入数字的处理结果：

• 1因为小于3被标记为NumberTooSmall。
• 5, 10, 30都在有效范围内，其立方值被正确计算并存储。
• 50因为大于30被标记为NumberTooBig。

这种输出格式既保留了原始输入数字作为键，又通过值明确指示了该数字的处理状态，无论是正常处理还是因异常而标记。

6. 注意事项与最佳实践

• try-except块的位置： 将try-except块放置在循环内部是处理序列中每个独立项的错误的关键。如果将其放在循环外部，一旦第一个异常发生，程序可能会中断或无法处理后续项。
• 自定义异常的粒度： 根据业务需求，可以定义更细粒度的自定义异常，以提供更精确的错误信息。
• 异常信息的存储： 在捕获异常时，选择如何将异常信息存储到结果字典中非常重要。本例中，使用字符串标记（如'NumberTooSmall'）是一种简洁有效的方式，它使得字典的键保持为原始数字，便于后续的数据分析。
• 清晰的输出： 使用f-string（格式化字符串字面量）可以使打印输出更简洁、更易读。
• 错误处理策略： 除了简单地标记异常，实际应用中可能需要更复杂的错误处理策略，例如记录错误日志、跳过问题数据或请求用户重新输入。

通过掌握自定义异常和循环内异常处理的技巧，开发者可以构建出更加健壮、容错性更强的Python程序，有效应对各种用户输入和数据处理场景。

以上就是Python中自定义异常与循环内错误处理实践的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！