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简说Python严选
来源：王的机器 作者：王圣元
One old watch, like brief python
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引言
用 Python 写代码的流程（flow）可类比成三种演绎故事的形式，按顺序写、按条件写（if）、重复写（while, for），这些都叫做流程控制（control flow）。
按顺序：一句一句写
按条件：用 if 语句
按重复：
用 for 循环 - 当循环次数事先知道
用 while 循环 - 当循环次数事先不知道
前提是代码运行不出错。如果出错了需要异常处理（exception handling）。处理异常或错误我们首先要知道它们的类型，才能有的放矢。这就是本贴的内容
本帖的内容如下：
从高层面了解三大错误类型
从具体层面了解常见错误类型
用面向对象编程的期权定价例子来说明
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三类错误
程序中的错误（error）又称 bug，可以分为三大类：
语法错误（syntax error）
运行错误（runtime error）
逻辑错误（logical error）
先看下图的总结。
语法错误
语法错误顾名思义就是没有遵循 Python 语言的语法，在程序编译（compliation）时报错，而且容易识别。语法错误的常见例子有：
关键词拼错：print 打成 primt
函数最后没带冒号：def fun()
字符串最后没带引号：'error
括号不匹配：print(
缩进位置错误
等等。
分析上图具体的中文和 Python 代码的语法错误例子：
# 中文 昨天，送给我几本书。 # Python 代码 print('I love you)那句中文缺少主语。
那句代码字符串没有引号。
运行错误
运行错误顾名思义是在程序运行时报错，不太容易识别。因为有些错误真的是你不运行根本不知道这里会出错，除非你过去有丰富的经验。运行错误的常见例子有：
分母为零
整数加字符串
使用没有定义的变量名
调用没有定义的函数
读取不存在的文件
等等。
分析上图具体的中文和 Python 代码的运行错误例子：
# 中文 我飞到月球去看风景。 # Python 代码 a = 10 b = 0 c = a/b那句中文中的“我飞到月球去看风景”这句话没有语法错误，但是实操时根本不可行。
那句代码在做除法时中分母为零。
逻辑错误
逻辑错误在程序运行时根本不报错，只是产出不是想要的结果，因此很难识别。逻辑错误的常见例子有：
用错变量名
缩进错了整块代码
用错操作符优先级
用错布尔表达式
等等。
分析上图具体的中文和 Python 代码的逻辑错误例子：
# 中文 因为我满仓入市，所以股市一定涨。 # Python 代码 (a, b) = (10, 8) print('The mean of a and b is', a+b/2)那句中文虽然没任何语法错误，也可能发生（运气好赌对了），但是毫无逻辑。
那句代码想求 a 和 b 的均值，应该写成 (a+b)/2 但是写成 a+b/2。
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具体错误
由下图所示，程序开始时有两种可能，1. 没报错，2. 报错。没报错时程序按照顺序、按照条件语句（if），按照循环语句（for, while）跑，如果报错了 Python 会给你很详细的信息。
下表是最齐全的错误层级表，每个错误类型都是 BaseException 的子类，而我们一般讲的异常处理是 Exception 下面的子类。
接下来我们就来看看常见的错误类型（下表粉色）。
BaseException +-- SystemExit +-- KeyboardInterrupt +-- GeneratorExit +-- Exception +-- StopIteration +-- ArithmeticError | +-- FloatingPointError | +-- OverflowError | +-- ZeroDivisionError +-- AssertionError +-- AttributeError +-- BufferError +-- EOFError +-- ImportError +-- LookupError | +-- IndexError | +-- KeyError +-- MemoryError +-- NameError | +-- UnboundLocalError +-- OSError | +-- BlockingIOError | +-- ChildProcessError | +-- ConnectionError | | +-- BrokenPipeError | | +-- ConnectionAbortedError | | +-- ConnectionRefusedError | | +-- ConnectionResetError | +-- FileExistsError | +-- FileNotFoundError | +-- InterruptedError | +-- IsADirectoryError | +-- NotADirectoryError | +-- PermissionError | +-- ProcessLookupError | +-- TimeoutError +-- ReferenceError +-- RuntimeError | +-- NotImplementedError +-- SyntaxError | +-- IndentationError | +-- TabError +-- SystemError +-- TypeError +-- ValueError | +-- UnicodeError | +-- UnicodeDecodeError | +-- UnicodeEncodeError | +-- UnicodeTranslateError +-- Warning +-- DeprecationWarning +-- PendingDeprecationWarning +-- RuntimeWarning +-- SyntaxWarning +-- UserWarning +-- FutureWarning +-- ImportWarning +-- UnicodeWarning +-- BytesWarning +-- ResourceWarning由于代码太过于简单，几乎不需要额外解释。
SyntaxError
SyntaxError
print('字符串最后没有单引号) File "<ipython-input-6-ec1f762dc7cc>", line 1 print('函数最后没有小括号' ^ SyntaxError: unexpected EOF while parsing print('函数最后没有小括号' File "<ipython-input-6-ec1f762dc7cc>", line 1 print('函数最后没有小括号' ^ SyntaxError: unexpected EOF while parsingIndentationError
作为 SyntaxError 的子类，当缩进有问题时报错。
if True: print('缩进有问题') File "<ipython-input-8-6e20bad23f95>", line 2 print('缩进有问题') ^ IndentationError: expected an indented blockNameError
NameError
not_defined --------------------------------------------------------------------------- NameError Traceback (most recent call last) <ipython-input-19-f59b2fe187d5> in <module> ----> 1 not_defined NameError: name 'not_defined' is not definedUnboundLocalError
作为 SyntaxError 的子类，当局部变量被引用前没有赋值时报错。
def fun(): a = a + 1 fun() --------------------------------------------------------------------------- UnboundLocalError Traceback (most recent call last) <ipython-input-26-ffaf665429bf> in <module> 2 a = a + 1 3 ----> 4 fun() <ipython-input-26-ffaf665429bf> in fun() 1 def fun(): ----> 2 a = a + 1 3 4 fun() UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignmentLookupError
IndexError
作为 LookupError 的子类，当列表的索引超出范围时报错（对元组也适用）。
l = [1, 2, 3] l[1031] --------------------------------------------------------------------------- IndexError Traceback (most recent call last) <ipython-input-27-e0d31b3ef28e> in <module> 1 l = [1, 2, 3] ----> 2 l[1031] IndexError: list index out of rangeKeyError
作为 LookupError 的子类，当字典的键没有定义时报错。
d = {'code':'JD', 'price':42} d['CEO'] --------------------------------------------------------------------------- KeyError Traceback (most recent call last) <ipython-input-28-54414ce3d92d> in <module> 1 d = {'code':'JD', 'price':42} ----> 2 d['CEO'] KeyError: 'CEO'ArithmeticError
ZeroDivisionError
作为 ArithmeticError 的子类，当做除法分母为零时报错。
1/0 --------------------------------------------------------------------------- ZeroDivisionError Traceback (most recent call last) <ipython-input-33-9e1622b385b6> in <module> ----> 1 1/0 ZeroDivisionError: division by zeroOverflowError
作为 ArithmeticError 的子类，当运算结果太大而不能被表示时报错。
import math math.exp(1031) --------------------------------------------------------------------------- OverflowError Traceback (most recent call last) <ipython-input-47-daa1e6fe64b9> in <module> 1 import math ----> 2 math.exp(1031) OverflowError: math range errorFloatingPointError
作为 ArithmeticError 的子类，以 numpy 里的操作为例，只有当把 seterr 中的参数 invalid 设置 'raise' 时，当给负数开根号时报错。
import numpy numpy.seterr(invalid='raise') numpy.sqrt(-1) --------------------------------------------------------------------------- FloatingPointError Traceback (most recent call last) <ipython-input-59-3619e85afd49> in <module> 1 import numpy 2 numpy.seterr(invalid='raise') ----> 3 numpy.sqrt(-1) FloatingPointError: invalid value encountered in sqrtTypeError
当某种操作不兼容两种不同类型的变量时报错（比如整数加字符串）。
1031 + '1031' --------------------------------------------------------------------------- TypeError Traceback (most recent call last) <ipython-input-61-95f206b79753> in <module> ----> 1 1031 + '1031' TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'ValueError
当对函数传入无效的参数时报错。
int('@') --------------------------------------------------------------------------- ValueError Traceback (most recent call last) <ipython-input-62-29f13fe27c63> in <module> ----> 1 int('@') ValueError: invalid literal for int() with base 10: '@'AttributeError
当对象没有某种属性而被调用时报错（比如整型对象没有 append 方法，这是列表对象里的方法）。
a = 1 a.append(2) --------------------------------------------------------------------------- AttributeError Traceback (most recent call last) <ipython-input-65-1a0b9c61ae63> in <module> 1 a = 1 ----> 2 a.append(2) AttributeError: 'int' object has no attribute 'append'OSError
操作系统错误的类别。
FileNotFoundError
作为 OSError 的子类，当要打开的文件不存在时报错。
f = open('No Such File.txt') --------------------------------------------------------------------------- FileNotFoundError Traceback (most recent call last) <ipython-input-67-48a6865b4125> in <module> ----> 1 f = open('No Such File.txt') FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'No Such File.txt'ImportError
当导入模块下的函数失败时报错，比如 numpy 中 没有 sqr 方法，只有 sqrt 方法。
from numpy import sqr --------------------------------------------------------------------------- ImportError Traceback (most recent call last) <ipython-input-72-1c9f27eff610> in <module> ----> 1 from numpy import sqr ImportError: cannot import name 'sqr' from 'numpy' (C:\Users\oawsy\AppData\Local\Continuum\anaconda3\lib\site-packages\numpy\__init__.py)ModuleNotFoundError
当导入模块不存在时报错，比如将 numpy 误打成 numqy。
import numqy --------------------------------------------------------------------------- ModuleNotFoundError Traceback (most recent call last) <ipython-input-68-c1372635685c> in <module> ----> 1 import numqy ModuleNotFoundError: No module named 'numqy'StopIteration
当在迭代器中使用 next() 函数超出其所含元素个数的范围时报错。
i = iter([1,2,3]) i <list_iterator at 0x25af5c859e8> print(next(i)) print(next(i)) print(next(i)) print(next(i)) --------------------------------------------------------------------------- StopIteration Traceback (most recent call last) <ipython-input-84-ce53e5485e54> in <module> 2 print(next(i)) 3 print(next(i)) ----> 4 print(next(i)) StopIteration:3
具体实例
以用 OOP 来编写 Black-Scholes 解析解为例。首先引用 numpy 和 scipy 包下的函数。
from numpy import log, sqrt, exp from scipy import stats编写以下 BSM 类来计算期权价格。
创建一个看涨期权对象。
opt = BSM('Call', 100, 105, 0.05, 0, 1, 0.2) type(opt) __main__.BSM计算其期权价值，没有报错。
opt.value() 8.021352235143176但是如果不小心的话，可能会犯以下错误。
比如忘记打反括号 - SyntaxError
opt.value( File "<ipython-input-21-82b81dd97516>", line 1 opt.value( ^ SyntaxError: unexpected EOF while parsing比如把 value() 记成了 price() - AttributeError
opt.price() --------------------------------------------------------------------------- AttributeError Traceback (most recent call last) <ipython-input-22-08da04670da7> in <module> ----> 1 opt.price() AttributeError: 'BSM' object has no attribute 'price'比如把 opt 打成了 opt1 - NameError
opt1.value() --------------------------------------------------------------------------- NameError Traceback (most recent call last) <ipython-input-23-63b689f52380> in <module> ----> 1 opt1.value() NameError: name 'opt1' is not defined比如将 S0 的数值 100 输成了 '100' - TypeError
opt1 = BSM('Call', '100', 105, 0.05, 0, 1, 0.2) opt1.value() --------------------------------------------------------------------------- TypeError Traceback (most recent call last) <ipython-input-24-46a0ecb04b28> in <module> 1 opt1 = BSM('Call', '100', 105, 0.05, 0, 1, 0.2) ----> 2 opt1.value() <ipython-input-18-9e07cba9d523> in value(self) 18 19 def value(self): ---> 20 return self.omega * (self.S0*exp(-self.q*self.T)*stats.norm.cdf(self.omega*self.d1()) \ 21 - self.K*exp(-self.r*self.T)*stats.norm.cdf(self.omega*self.d2())) TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'numpy.float64'虽然以上的错误看起来有些弱智，但是用户在输入时指不定出什么幺蛾子，各种情况都要考虑进来保证程序不会崩。
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总结
三大错误类型：语法错误（容易识别），运行错误（较易识别）和逻辑错误（不易识别）。
最常见错误类型：
SyntaxError（语法报错）
IndexError（序列中没有该索引）
KeyError（字典中没有该键）
ValueError（传入无效参数）
NameError（未声明/初始化对象 ）
TypeError（对不同类型操作无效）
AttributeError（调用对象中不存在的属性）
本帖将用 Python 编程的错误做了个系统的梳理，then so what？有错就要改不是吗？这就是下帖的内容，异常处理（exception handling）。
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