【阿里云天池Python训练营】Task1:Python基础入门:从变量到异常处理

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变量、运算符与数据类型

注释

在 Python 中,# 表示注释,作用于整行。
‘’’ ‘’’ 或者 “”" “”" 表示区间注释,在三引号之间的所有内容被注释

#单行注释长这样
print('Hello world!)

'''
这是多行注释,用三个单引号
这是多行注释,用三个单引号
这是多行注释,用三个单引号
'''

运算符

  1. 算术运算符:返回数值
操作符 名称
+
-
*
/
// 整除
% 取余
**
  1. 比较运算符:返回True/False
操作符 名称
> 大于
>= 大于等于
< 小于
<= 小于等于
== 等于
!= 不等于
  1. 逻辑运算符:返回True/False
操作符 名称
and
or
not
  1. 位运算符
操作符 名称
~ 按位取反
& 按位与
/ 按位或
^ 按位异或
<< 左移
>> 右移
  1. 三元运算符

三元运算符是软件编程中的一个固定格式,语法是**“条件表达式?表达式1:表达式2”**。使用这个算法可以使调用数据时逐级筛选。

x, y = 4, 5
if x < y:
    small = x
else:
    small = y

print(small)  # 4
  1. 其他运算符
操作符 名称
in 存在
not in 不存在
is
not is 不是
  • is, is not 对比的是两个变量的内存地址
  • ==, != 对比的是两个变量的
  • 比较的两个变量,指向的都是地址不可变的类型**(str等)**,那么is,is not 和 ==,!= 是完全等价的。
a = 'hello'
b = 'hello'
print(a is b,a==b)
#True True
  • 对比的两个变量,指向的是地址可变的类型**(list,dict,tuple等)**,则两者是有区别的。
a = ['hello']
b = ['hello']
print(a is b,a==b)
#False True
  1. 运算符的优先级
运算符 描述
** 指数(最高优先级)
按位翻转,一元加号和减号
* / % // 乘,除,取模和取整除)
+ - 加法减法
>> << 右移,左移运算符
& 位‘AND’
^| 位运算符
<=<>>= 比较运算符
<>==!= 等于运算符
=%=/=//=-=+=*=**= 赋值运算符
is is not 身份运算符
in not in 成员运算符
not and or 逻辑运算符

变量和赋值

  1. 在使用变量之前,需要对其先赋值。
  2. 变量名可以包括字母、数字、下划线、但变量名不能以数字开头
  3. Python 变量名是大小写敏感的,foo != Foo。
  4. pop()函数:pop() 函数用于移除列表中的一个元素(默认最后一个元素),并且返回该元素的值。
    【例子】
#list.pop([index=-1])
set_1 = {"欢迎", "学习","Python"}
print(set_1.pop())

数据类型与转化

  1. 数据类型
类型 名称 示例
int 整型 <class 'int'> -876, 10
float 浮点型<class 'float'> 3.149, 11.11
bool 布尔型<class 'bool'> True, False
  1. 整型
  • type()函数:查看数据类型函数
a = 1
print(a,type(a))
#1  <class 'int'>

Python 里面万物皆对象(object),整型也不例外,只要是对象,就有相应的属性 (attributes) 和方法(methods)

a = 1
dir(a)
'''
['__abs__',
 '__add__',
 '__and__',
 '__bool__',
 '__ceil__',
 '__class__',
 '__delattr__',
 '__dir__',
 '__divmod__',
 '__doc__',
 '__eq__',
 '__float__',
 '__floor__',
 '__floordiv__',
 '__format__',
 '__ge__',
 '__getattribute__',
 '__getnewargs__',
 '__gt__',
 '__hash__',
 '__index__',
 '__init__',
 '__init_subclass__',
 '__int__',
 '__invert__',
 '__le__',
 '__lshift__',
 '__lt__',
 '__mod__',
 '__mul__',
 '__ne__',
 '__neg__',
 '__new__',
 '__or__',
 '__pos__',
 '__pow__',
 '__radd__',
 '__rand__',
 '__rdivmod__',
 '__reduce__',
 '__reduce_ex__',
 '__repr__',
 '__rfloordiv__',
 '__rlshift__',
 '__rmod__',
 '__rmul__',
 '__ror__',
 '__round__',
 '__rpow__',
 '__rrshift__',
 '__rshift__',
 '__rsub__',
 '__rtruediv__',
 '__rxor__',
 '__setattr__',
 '__sizeof__',
 '__str__',
 '__sub__',
 '__subclasshook__',
 '__truediv__',
 '__trunc__',
 '__xor__',
 'bit_length',
 'conjugate',
 'denominator',
 'from_bytes',
 'imag',
 'numerator',
 'real',
 'to_bytes']
'''
  • bit_length()函数:得到指定数值的二进制的长度数
a = 1031
print(bin(a))  # 0b10000000111
print(a.bit_length())  # 11
  1. 浮点型
print(1.,type(1.))
#1.0 <class 'float'>

a = 0.00000023
b = 2.3e-7
print(a)
print(b)
#2.3e-07
  • 有时候我们想保留浮点型的小数点后 n 位。可以用 decimal 包里的 Decimal 对象getcontext() 方法来实现。

  • getcontext() : 要获取当前全局上下文,可以使用 getcontext()。显示了 Decimal 对象的默认精度值是 28 位 (prec=28)

from decimal import Decimal
b = Decimal(1)/Decimal(3)
# 0.3333333333333333333333333333

#保留4位小数
decimal.getcontext().prec= 4
b = Decimal(1)/Decimal(3)
#0.3333
  1. 布尔型
  • True or False
  • 当把布尔型变量用在数字运算中,用 1 和 0 代表 True 和 False。
print(True +True)
#2
  • bool(X) 来创建变量,其中 X 可以是:
    • 基本类型:整型、浮点型、布尔型
      • X 只要不是整型 0、浮点型 0.0bool(X) 就是 True,其余就是 False。
print(type(0), bool(0), bool(1))
# <class 'int'> False True
# 1 -> <class 'bool'>
print(type(10.31), bool(0.00), bool(10.31))
# <class 'float'> False True
print(type(True), bool(False), bool(True))
# <class 'bool'> False True
  1. 容器类型:字符串、元组、列表、字典和集合
  • bool 作用在容器类型变量:X 只要不是空的变量,bool(X) 就是 True,其余就是 False。
print(type(''), bool(''), bool('python'))
# <class 'str'> False True
print(type(()), bool(()), bool((10,)))
# <class 'tuple'> False True
print(type([]), bool([]), bool([1, 2]))
# <class 'list'> False True
print(type({}), bool({}), bool({'a': 1, 'b': 2}))
# <class 'dict'> False True
print(type(set()), bool(set()), bool({1, 2}))
# <class 'set'> False True
  • 确定bool(X) 的值是 True 还是 False,就看 X 是不是空,空的话就是 False,不空的话就是 True。
    • 对于数值变量,0, 0.0 都可认为是空的
    • 对于容器变量,里面没元素就是空的。
print(isinstance(1, int))  # True
print(isinstance(5.2,bool))	# False
  • 如果要判断两个类型是否相同推荐使用 isinstance()。
  • 类型转换
    • 转换为整型 int(x, base=10)
    • 转换为字符串 str(object='')
    • 转换为浮点型 float(x)

print()函数

print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)
  • 将对象以字符串表示的方式格式化输出到流文件对象file里。其中所有非关键字参数都按str()方式进行转换为字符串输出;
  • 关键字参数sep是实现分隔符,比如多个参数输出时想要输出中间的分隔字符;
  • 关键字参数end是输出结束时的字符,默认是换行符\n;
  • 关键字参数file是定义流输出的文件,可以是标准的系统输出sys.stdout,也可以重定义为别的文件;
  • 关键字参数flush是立即把内容输出到流文件,不作缓存。
  • 没有参数时,每次输出后都会换行。
  • 每次输出结束都用end设置的参数&结尾,并没有默认换行。
shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
for item in shoplist:
	print(item,end='&')
# apple&mango&carrot&banana&hello world
a = [1,2,3]
b = [1]
print(a,b,sep = ';')
# [1, 2, 3];[1]

位运算

原码、反码和补码

二进制有三种不同的表示形式:原码、反码和补码,计算机内部使用补码来表示。

  1. 原码:就是其二进制表示(注意,有一位符号位)。
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  2. 反码:正数的反码就是原码,负数的反码是符号位不变,其余位取反(对应正数按位取反)。
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  3. 补码:正数的补码就是原码,负数的补码是反码+1。
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  4. 符号位:最高位为符号位,0表示正数,1表示负数。在位运算中符号位也参与运算。

按位运算

  1. 按位非操作 ~
~ 1 = 0
~ 0 = 1
  • ~ 把num的补码中的 0 和 1 全部取反(0 变为 1,1 变为 0)
  • 有符号整数的符号位在 ~ 运算中同样会取反。
  1. 按位与操作 &:只有两个对应位都为 1 时才为 1

  2. 按位或操作| :只要两个对应位中有一个 1 时就为 1

  3. 按位异或操作 ^:只有两个对应位不同时才为 1
    异或操作的性质:满足交换律和结合律

  4. 按位左移操作 <<:num << i 将num的二进制表示向左移动i位所得的值。

  5. 按位右移操作 >> :num >> i 将num的二进制表示向右移动i位所得的值。

利用位运算实现快速计算

  1. 通过 <<,>> 快速计算2的倍数问题。
n << 1 -> 计算 n*2
n >> 1 -> 计算 n/2,**负奇数的运算不可用**
n << m -> 计算 n*(2^m),即乘以 2 的 m 次方
n >> m -> 计算 n/(2^m),即除以 2 的 m 次方
1 << n -> 2^n
  1. 通过 ^ 快速交换两个整数。 通过 ^ 快速交换两个整数。
a ^= b
b ^= a
a ^= b
  1. 通过 a & (-a) 快速获取a的最后为 1 位置的整数
00 00 11 10 -> 14
&
11 11 00 10 -> -14
---
00 00 00 10 -> 2

利用位运算实现整数集合

一个数的二进制表示可以看作是一个集合(0 表示不在集合中,1 表示在集合中)。

  1. 元素与集合的操作
a | (1<<i)  -> 把 i 插入到集合中
a & ~(1<<i) -> 把 i 从集合中删除
a & (1<<i)  -> 判断 i 是否属于该集合(零不属于,非零属于)
  1. 集合之间的操作
a 补   -> ~a
a 交 b -> a & b
a 并 b -> a | b
a 差 b -> a & (~b)

注意:整数在内存中是以补码的形式存在的,输出自然也是按照补码输出。

  • Python 的bin() 输出。
print(bin(3))  # 0b11
print(bin(-3))  # -0b11

print(bin(-3 & 0xffffffff))  
# 0b11111111111111111111111111111101

print(bin(0xfffffffd))       
# 0b11111111111111111111111111111101

print(0xfffffffd)  # 4294967293
  • 我们从结果可以看出:
    • Python中bin一个负数(十进制表示),输出的是它的原码的二进制表示加上个负号,巨坑。
    • Python中的整型是补码形式存储的。
    • Python中整型是不限制长度的不会超范围溢出。

所以为了获得负数(十进制表示)的补码,需要手动将其和十六进制数0xffffffff进行按位与操作,再交给bin()进行输出,得到的才是负数的补码表示。

条件语句

if 语句

if expression:
	expr_true_suite
  • if 语句的 expr_true_suite 代码块只有当条件表达式 expression 结果为真时才执行,否则将继续执行紧跟在该代码块后面的语句。
  • 单个 if 语句中的 expression 条件表达式可以通过布尔操作符 andornot 实现多重条件判断

if-else语句

if expression:
    expr_true_suite
else:
    expr_false_suite

if语句支持嵌套,即在一个if语句中嵌入另一个if语句,从而构成不同层次的选择结构。

if-elif-else 语句

elif 语句即为 else if,用来检查多个表达式是否为真,并在为真时执行特定代码块中的代码。

assert关键词

需要输出提示的时候可以使用的条件语句

assert 表达式 [, 参数]
  • 当表达式为真时,程序继续往下执行;
  • 当表达式为假时,抛出AssertionError错误,并将 参数 输出
  • assert这个关键词我们称之为**“断言”**,当这个关键词后边的条件为 False 时,程序自动崩溃并抛出AssertionError的异常。
my_list = ['lsgogroup']
my_list.pop(0)
assert len(my_list) > 0 # len(my_list) = 0

# AssertionError
---
def foo(s):
    n = int(s)
    assert n != 0, 'n is zero!'
    return 10 / n

foo('0')

# 代码执行结果
# **AssertionError: n is zero!**

循环语句

while循环

  • while语句最基本的形式包括一个位于顶部的布尔表达式,一个或多个属于while代码块的缩进语句。
  • while循环的代码块会一直循环执行,直到布尔表达式的值为布尔假。
  • while循环的代码块会一直循环执行,直到布尔表达式的值为布尔假。
  • 当while后写入一个非零整数时,视为真值,执行循环体;写入0时,视为假值,不执行循环体。
  • 也可以写入str、list任何序列长度非零则视为真值,执行循环体;否则视为假值,不执行循环体。
while 布尔表达式:
    代码块
---

string = 'abcd'
while string:
    print(string)
    string = string[1:]
# abcd
# bcd
# cd
# d

while-else循环

  • 当while循环正常执行完的情况下,执行else输出,如果while循环中执行了跳出循环的语句,比如 break,将不执行else代码块的内容。

for 循环

  • for循环是迭代循环,在Python中相当于一个通用的序列迭代器,可以遍历任何有序序列,如str、list、tuple等,也可以遍历任何可迭代对象,如dict。
  • 每次循环,迭代变量被设置为可迭代对象的当前元素,提供给代码块使用。
for i in 'ilovemyself':
    print(i,end = ' ')
# i l o v e m y s e l f 
---
dic = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}

for key, value in dic.items():
    print(key, value, sep=':', end=' ')
# a:1 b:2 c:3 d:4 

for key in dic.keys():
	print(key,end = ' ')
# a b c d

for value in dic.values():
	print(value, end = ' ')
# 1 2 3 4

for-else循环

  • 当for循环正常执行完的情况下,执行else输出,如果for循环中执行了跳出循环的语句,比如 break,将不执行else代码块的内容,与while - else语句一样。
for num in range(10, 20):  # 迭代 10 到 20 之间的数字
    for i in range(2, num):  # 根据因子迭代
        if num % i == 0:  # 确定第一个因子
            j = num / i  # 计算第二个因子
            print('%d 等于 %d * %d' % (num, i, j))
            break  # **跳出当前循环**
    else:  # 循环的 else 部分
        print(num, '是一个质数')

# 10 等于 2 * 5
# 11 是一个质数
# 12 等于 2 * 6
# 13 是一个质数
# 14 等于 2 * 7
# 15 等于 3 * 5
# 16 等于 2 * 8
# 17 是一个质数
# 18 等于 2 * 9
# 19 是一个质数
---
#如果没有break,会求出所有的可能性,且有执行错误
#10 等于 2 * 5
#10 等于 5 * 2
#10 是一个质数
#11 是一个质数
#12 等于 2 * 6
#12 等于 3 * 4
#12 等于 4 * 3
#12 等于 6 * 2
#12 是一个质数
#13 是一个质数
#14 等于 2 * 7
#14 等于 7 * 2
#14 是一个质数
#15 等于 3 * 5
#15 等于 5 * 3
#15 是一个质数
#16 等于 2 * 8
#16 等于 4 * 4
#16 等于 8 * 2
#16 是一个质数
#17 是一个质数
#18 等于 2 * 9
#18 等于 3 * 6
#18 等于 6 * 3
#18 等于 9 * 2
#18 是一个质数
#19 是一个质数

range函数

range([start,] stop[, step=1])
  • 这个BIF(Built-in functions)有三个参数,其中用中括号括起来的两个表示这两个参数是可选的。
  • 左闭右开

enumerate()函数

enumerate(sequence, [start=0])
  • sequence:一个序列、迭代器或其他支持迭代对象。
  • start:下标起始位置。
  • 返回 enumerate(枚举) 对象
seasons = ['Spring', 'Summer', 'Fall', 'Winter']
print(enumerate(seasons))
#<enumerate object at 0x7f05eaeb9630>
---
lst = list(enumerate(seasons))
print(lst)
# [(0, 'Spring'), (1, 'Summer'), (2, 'Fall'), (3, 'Winter')]
---
#enumerate() 与 for循环的结合使用
for i,a in enumerate(A):
	do something with a

#例子
#用 enumerate(A) 不仅返回了 A 中的元素,还**顺便给该元素一个索引值** (默认从 0 开始)。此外,用 enumerate(A, j) 还可以确定索引起始值为 j。
for i, language in enumerate(languages, 2):
    print(i, 'I love', language)
print('Done!')
# 2 I love Python
# 3 I love R
# 4 I love Matlab
# 5 I love C++
# Done!

break语句

  • break语句可以跳出当前所在层的循环。
import random
secret = random.randint(1, 10) #[1,10]之间的随机数

while True:
    temp = input("猜一猜小姐姐想的是哪个数字?")
    guess = int(temp)
    if guess > secret:
        print("大了,大了")
    else:
        if guess == secret:
            print("你太了解小姐姐的心思了!")
            print("哼,猜对也没有奖励!")
            break
        else:
            print("小了,小了")
print("游戏结束,不玩儿啦!")

continue() 函数

  • continue终止本轮循环并开始下一轮循环。
for i in range(10):
	if i % 2 != 0:
		print(i)
		continue
	i+=2
	print(i)

pass语句

  • pass 语句的意思是**“不做任何事”**,如果你在需要有语句的地方不写任何语句,那么解释器会提示出错,而 pass 语句就是用来解决这些问题的。
  • pass是空语句,不做任何操作**,只起到占位的作用,**其作用是为了保持程序结构的完整性。尽管pass语句不做任何操作,但如果暂时不确定要在一个位置放上什么样的代码,可以先放置一个pass语句,让代码可以正常运行。

推导式

  • 列表推导式
[ expr for value in collection [if condition] ]
---
x = [-4, -2, 0, 2, 4]
y = [a * 2 for a in x]
print(y)
# [-8, -4, 0, 4, 8]
---
x = [i for i in range(100) if (i % 2) != 0 and (i % 3) == 0]
print(x)
---
a = [(i, j) for i in range(0, 3) for j in range(0, 3)]
print(a)
  • 元组推导式
( expr for value in collection [if condition] )
---
a = (x for x in range(10))
print(a)
print(tuple(a))
#<generator object <genexpr> at 0x0000014CEC2E28B8>
#(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
  • 字典推导式
{ key_expr: value_expr for value in collection [if condition] }
---
b = {i: i % 2 == 0 for i in range(10) if i % 3 == 0}
print(b)
# {0: True, 3: False, 6: True, 9: False}
  • 集合推导式
{ expr for value in collection [if condition] }
---
c = {i for i in [1, 2, 3, 4, 5, 5, 6, 4, 3, 2, 1]}
print(c)
# {1, 2, 3, 4, 5, 6}
#集合里的元素不可重复
  • 与其他函数一起使用
    • next()函数
#next(iterobject,defalt)函数的第一个参数是一个可迭代对象,第二个参数可以不写。不写的时候,如果可迭代对象的元素取出完毕,会返回StopIteration。如果第二个参数写一个其他元素,则可迭代对象迭代完毕后,会一直返回写的那个元素。
#next()一般与iter()一起使用
e = (i for i in range(10))
while True:
    print(next(e))
- sum()函数
s = sum([i for i in range(101)])
print(s)  # 5050

异常处理

**异常就是运行期检测到的错误。**计算机语言针对可能出现的错误定义了异常类型,某种错误引发对应的异常时,异常处理程序将被启动,从而恢复程序的正常运行。

Python标准异常总结

BaseException:所有异常的 基类
Exception:常规异常的 基类
StandardError:所有的内建标准异常的基类
ArithmeticError:所有数值计算异常的基类
FloatingPointError:浮点计算异常
OverflowError:数值运算超出最大限制
ZeroDivisionError:除数为零
AssertionError:断言语句(assert)失败
AttributeError:尝试访问未知的对象属性
EOFError:没有内建输入,到达EOF标记
EnvironmentError:操作系统异常的基类
IOError:输入/输出操作失败
OSError:操作系统产生的异常(例如打开一个不存在的文件)
WindowsError:系统调用失败
ImportError:导入模块失败的时候
KeyboardInterrupt:用户中断执行
LookupError:无效数据查询的基类
IndexError:索引超出序列的范围
KeyError:字典中查找一个不存在的关键字
MemoryError:内存溢出(可通过删除对象释放内存)
NameError:尝试访问一个不存在的变量
UnboundLocalError:访问未初始化的本地变量
ReferenceError:弱引用试图访问已经垃圾回收了的对象
RuntimeError:一般的运行时异常
NotImplementedError:尚未实现的方法
SyntaxError:语法错误导致的异常
IndentationError:缩进错误导致的异常
TabError:Tab和空格混用
SystemError:一般的解释器系统异常
TypeError:不同类型间的无效操作
ValueError:传入无效的参数
UnicodeError:Unicode相关的异常
UnicodeDecodeError:Unicode解码时的异常
UnicodeEncodeError:Unicode编码错误导致的异常
UnicodeTranslateError:Unicode转换错误导致的异常

【阿里云天池Python训练营】Task1:Python基础入门:从变量到异常处理

Python标准警告总结

Warning:警告的基类
DeprecationWarning:关于被弃用的特征的警告
FutureWarning:关于构造将来语义会有改变的警告
UserWarning:用户代码生成的警告
PendingDeprecationWarning:关于特性将会被废弃的警告
RuntimeWarning:可疑的运行时行为(runtime behavior)的警告
SyntaxWarning:可疑语法的警告
ImportWarning:用于在导入模块过程中触发的警告
UnicodeWarning:与Unicode相关的警告
BytesWarning:与字节或字节码相关的警告
ResourceWarning:与资源使用相关的警告

try-except 语句

try:
    检测范围
except Exception[as reason]:
    出现异常后的处理代码
  • 如果一个异常没有与任何的except匹配,那么这个异常将会传递给上层的try中。
  • 如果在执行try子句的过程中发生了异常,那么try子句余下的部分将被忽略。如果异常的类型和except之后的名称相符,那么对应的except子句将被执行。最后执行try - except语句之后的代码。
try:
	f = open('test.txt')
	print(f.read())
except OSError:
	print('打开文件出错')
  • 一个try语句可能包含多个except子句,分别来处理不同的特定的异常。最多只有一个分支会被执行。
try:
    int("abc")
    s = 1 + '1'
    f = open('test.txt')
    print(f.read())
    f.close()
except OSError as error:
    print('打开文件出错\n原因是:' + str(error))
except TypeError as error:
    print('类型出错\n原因是:' + str(error))
except ValueError as error:
    print('数值出错\n原因是:' + str(error))

# 数值出错
# 原因是:invalid literal for int() with base 10: 'abc'
  • 一个 except 子句可以同时处理多个异常,这些异常将被放在一个括号里成为一个元组
try:
    s = 1 + '1'
    int("abc")
    f = open('test.txt')
    print(f.read())
    f.close()
except (OSError, TypeError, ValueError) as error: #异常组成元组
    print('出错了!\n原因是:' + str(error))

# 出错了!
# 原因是:unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

try-except-finally 语句

try: 检测范围 except Exception[as reason]: 出现异常后的处理代码 finally: 无论如何都会被执行的代码

def divide(x, y):
    try:
        result = x / y
        print("result is", result)
    except ZeroDivisionError:
        print("division by zero!")
    finally:
        print("executing finally clause")

try-except-else

  • 如果在try子句执行时没有发生异常,Python将执行else语句后的语句。
  • **使用except而不带任何异常类型,这不是一个很好的方式,**我们不能通过该程序识别出具体的异常信息,因为它捕获所有的异常。
  • 注意:else语句的存在必须以except语句的存在为前提,在没有except语句的try语句中使用else语句,会引发语法错误。
try:
    fh = open("testfile.txt", "w")
    fh.write("这是一个测试文件,用于测试异常!!")
except IOError:
    print("Error: 没有找到文件或读取文件失败")
else:
    print("内容写入文件成功")
    fh.close()

raise语句

  • Python 使用raise语句抛出一个指定的异常。
try:
    raise NameError('HiThere')
except NameError:
    print('An exception flew by!')    
# An exception flew by!
上一篇:2020-12-07


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