编程启蒙｜Scratch 转 Python 系列第 13 天：异常处理 try/except 积木双向对照（AI 接口调用容错实战）

梅雅达编程笔记

303人浏览 · 2026-07-24 15:31:06

梅雅达编程笔记 · 2026-07-24 15:31:06 发布

一、本篇摘要

你在 Day 7 猜数字游戏里应该遇到过：用户输入 “abc” 直接程序崩溃。在 Day 11 文件读写里也遇到过：文件不存在直接报错。今天我们就学一个 Python 独有的工程能力——异常处理，让程序在遇到"意外"时优雅兜底，而不是一脚踩空崩溃退出。

这也是 AI API 调用的必备技能：网络卡住、Key 过期、返回格式错——都靠 try/except 兜住。

二、本节课学习目标

理解异常是什么、为什么会有异常，掌握 Python 五种最常见的异常类型。
掌握 try/except/else/finally 四段式结构，知道每段各自的用途和执行时机。
学会 raise 主动抛出异常，以及自定义异常类，让代码错误信息更清晰。
完成一个AI API 调用重试机制——网络失败自动重试 3 次，理解生产级代码为什么必须写异常处理。

三、专业名词通俗释义

专业名词	通俗解释
异常（`Exception`）	程序运行时的"意外"，如输入非法、除零、文件不存在
抛出异常（`raise`）	程序主动说"这里出错了"
捕获异常（`except`）	用 `try` 把可能出错的代码"包起来"，出错时进入 `except` 处理
`finally` 块	无论有没有异常，一定会执行的收尾代码（比如关文件）
自定义异常	自己写一个异常类，让报错信息更贴合业务场景

四、分模块双向对照

模块 1：什么是异常——先看看崩溃现场

# 场景 1：类型转换错误
num = int("abc")           # ValueError: invalid literal

# 场景 2：除零错误
result = 10 / 0            # ZeroDivisionError

# 场景 3：文件不存在
f = open("not_exist.txt")  # FileNotFoundError

# 场景 4：字典键不存在
d = {"a": 1}
d["b"]                     # KeyError: 'b'

# 场景 5：索引越界
lst = [1, 2, 3]
lst[10]                    # IndexError: list index out of range

Scratch 里没有对应积木——Scratch 遇到错误会默默无视（比如 列表第100项 直接返回空）。Python 的严格是特点，也是这一课要解决的问题。
在这里插入图片描述

模块 2：`try`/`except` 基础捕获

在这里插入图片描述

# 【Scratch积木】如果 <出错> 那么 说 "错了，别慌"，否则继续
# ↑ Scratch 没有对应积木，Python 的 try/except 是升级版

try:
    num = int(input("请输入一个数字："))
    print(f"你输入的是 {num}")
except ValueError:
    print("⚠️ 你输的不是数字，别捣乱")

print("程序继续运行...")   # 即使上面出错也能到这里

核心易错说明：except 后面接的是异常类名，指定错什么才捕获；不指定则捕获所有——但不推荐，会掩盖真正的 bug。

模块 3：多个 `except` 精细处理

try:
    a = int(input("被除数："))
    b = int(input("除数："))
    print(a / b)
except ValueError:
    print("⚠️ 请输入数字")
except ZeroDivisionError:
    print("⚠️ 除数不能为 0")
except Exception as e:
    print(f"⚠️ 意外错误：{e}")

核心易错说明：从具体到通用排列——ValueError 在前，Exception（万能兜底）在后；否则具体异常永远进不到。

模块 4：`else` + `finally` 完整四段式

try:
    f = open("data.txt", "r", encoding="utf-8")
    content = f.read()
except FileNotFoundError:
    print("⚠️ 文件不存在")
else:
    # 【Scratch积木】没出错才执行
    print("✅ 读取成功")
    print(content)
finally:
    # 【Scratch积木】不管出没出错，都要执行（收尾/清理）
    print("🔚 处理结束")

执行时机对照表：

段	什么时候执行
`try`	一直执行到出错或结束
`except`	只在出错时执行
`else`	只在 `try` 没出错时执行
`finally`	无论如何都执行（用于关闭文件、断开连接）

模块 5：`raise` 主动抛出异常

在这里插入图片描述

# 【Scratch积木】如果 <年龄 < 0> 那么 说 "年龄非法"，停止该脚本

def set_age(age):
    if age < 0:
        raise ValueError(f"年龄不能是负数：{age}")
    if age > 150:
        raise ValueError(f"年龄过大：{age}")
    return age

try:
    set_age(-5)
except ValueError as e:
    print(f"❌ 参数错误：{e}")

使用场景：函数收到非法参数时，主动 raise 比"默默返回 None"更好——错误更明显，方便排查。

模块 6：自定义异常类（进阶）

在这里插入图片描述

# 【Scratch积木】新建自定义积木「AI 调用失败异常」

class AIAPIError(Exception):
    """AI 接口调用失败的自定义异常"""
    pass

class RateLimitError(AIAPIError):
    """调用频率超限"""
    pass

def call_ai_api(prompt):
    # 假装调用 AI 时被限流
    raise RateLimitError("每分钟调用超过 100 次，请稍后重试")

try:
    call_ai_api("你好")
except RateLimitError as e:
    print(f"🚦 限流：{e}")
except AIAPIError as e:
    print(f"🤖 API 通用错误：{e}")

核心易错说明：自定义异常必须继承 Exception（或其子类）；类名后必须接冒号和 pass 或文档字符串。

五、综合实战项目：AI API 调用重试机制

项目目标：模拟一个不稳定的 AI 接口（30% 概率随机失败），用 try/except 实现自动重试 3 次——这是所有生产级 AI 应用的最小容错内核。

Scratch 积木流程：

重复执行 3 次（最多重试次数）
1. try 调用 AI 接口
2. 成功 → 返回结果并跳出
3. 失败 → 打印重试提示 → 继续下一次
3 次都失败 → 抛出最终异常

在这里插入图片描述

Python 完整可运行源码：

import random
import time


# 【Scratch积木】自定义异常
class AIAPIError(Exception):
    """AI 调用失败"""
    pass


# 【Scratch积木】定义积木 fake_ai_call(prompt) → 30% 概率失败
def fake_ai_call(prompt):
    """模拟一个不稳定的 AI 接口"""
    if random.random() < 0.3:
        raise AIAPIError("网络超时或服务繁忙")
    return f"[AI 回答] 我收到了你的问题：{prompt}"


# 【Scratch积木】定义积木 call_with_retry(prompt, max_retry)
def call_with_retry(prompt, max_retry=3):
    """带重试机制的 AI 调用"""
    for attempt in range(1, max_retry + 1):
        try:
            print(f"🚀 第 {attempt} 次调用中...")
            result = fake_ai_call(prompt)
            print(f"✅ 成功！")
            return result
        except AIAPIError as e:
            print(f"⚠️ 第 {attempt} 次失败：{e}")
            if attempt < max_retry:
                wait = 2 ** attempt   # 指数退避：2s、4s、8s
                print(f"   ⏳ 等待 {wait} 秒后重试...")
                time.sleep(wait)
        except Exception as e:
            print(f"❌ 未知错误：{e}")
            raise

    # 【Scratch积木】三次都失败 → 抛出最终异常
    raise AIAPIError(f"重试 {max_retry} 次后仍失败")


# 【Scratch积木】主入口
def main():
    print("=" * 40)
    print("  🤖 AI 调用重试机制演示")
    print("=" * 40)

    while True:
        prompt = input("\n请输入问题（q 退出）：").strip()
        if prompt.lower() == "q":
            break

        try:
            answer = call_with_retry(prompt, max_retry=3)
            print(f"\n💬 {answer}")
        except AIAPIError as e:
            print(f"\n💔 最终失败：{e}")
            print("💡 建议：检查网络或稍后再试")


if __name__ == "__main__":
    main()