Python 3 非程序员教程/调试
- "当我们开始编程时，我们惊讶地发现，让程序正确运行并不像我们想象的那么容易。调试不得不被发现。我记得那一刻，我意识到，我余生的很大一部分将花费在寻找我自己的程序中的错误上。" — Maurice Wilkes 发现调试，1949 年
到目前为止，如果你一直在玩弄你的程序，你可能已经发现，有时程序会做一些你不想它做的事情。这很常见。调试就是弄清楚计算机在做什么，然后让它做你想让它做的事情的过程。这可能很棘手。我曾经花费近一周时间追踪和修复一个错误，这个错误是由某人将一个 x 放置在应该放置 y 的位置引起的。
本章将比前面的章节更抽象。
首先要做的事情（这听起来很明显）是弄清楚程序在正确运行的情况下应该做什么。想出一些测试用例，看看会发生什么。例如，假设我有一个程序来计算矩形的周长（所有边的长度之和）。我有以下测试用例
| 高度 | 宽度 | 周长 |
|---|---|---|
| 3 | 4 | 14 |
| 2 | 3 | 10 |
| 4 | 4 | 16 |
| 2 | 2 | 8 |
| 5 | 1 | 12 |
我现在在我的程序上运行所有这些测试用例，看看程序是否按照我的预期执行。如果它没有，那么我需要弄清楚计算机在做什么。
更常见的情况是，一些测试用例会成功，而另一些则不会。如果是这样的话，你应该尝试找出哪些成功的用例具有共同点。例如，这里是一个周长程序的输出（你可以在一分钟后看到代码）
Height: 3 Width: 4 perimeter = 15
Height: 2 Width: 3 perimeter = 11
Height: 4 Width: 4 perimeter = 16
Height: 2 Width: 2 perimeter = 8
Height: 5 Width: 1 perimeter = 8
请注意，它对前两个输入不起作用，它对接下来的两个输入起作用，而它对最后一个输入不起作用。尝试找出哪些成功的用例具有共同点。一旦你对问题有了一些了解，找到原因就更容易了。对于你自己的程序，如果你需要，你应该尝试更多的测试用例。
接下来要做的事情是查看源代码。在编程过程中，最重要的工作之一就是阅读源代码。执行此操作的主要方法是代码走查。
代码走查从第一行开始，一直往下执行，直到程序结束。while 循环和 if 语句意味着某些行可能永远不会被执行，而某些行会被执行多次。在每一行，你都要弄清楚 Python 做了什么。
让我们从简单的周长程序开始。不要输入它，你将阅读它，而不是运行它。源代码是
height = int(input("Height: "))
width = int(input("Width: "))
print("perimeter =", width + height + width + width)
- 问题：Python 运行的第一行是什么？
- 答案：第一行总是第一个运行的。在本例中，它是：
height = int(input("Height: ")) - 那行做了什么？
- 打印
Height:，等待用户输入一个字符串，然后将字符串转换为一个整型变量 height。 - 接下来运行的是哪一行？
- 一般来说，它是下一行，即：
width = int(input("Width: ")) - 那行做了什么？
- 打印
Width:，等待用户输入一个数字，并将用户输入的数字放到变量 width 中。 - 接下来运行的是哪一行？
- 当下一行与当前行的缩进程度不同时，它就是下一行，所以它是：
print("perimeter = ", width + height + width + width)（它也可能在当前行运行一个函数，但那是下一章的内容。） - 那行做了什么？
- 首先它打印
perimeter =，然后它打印变量width和height中包含的值的总和，从width + height + width + width获取。 width + height + width + width是否正确地计算了周长？- 让我们看看，矩形的周长是底部（宽度）加上左侧（高度）加上顶部（宽度）加上右侧（嗯？）。最后一项应该是右侧的长度，或者说是高度。
- 你明白为什么有时周长会被“正确”地计算出来吗？
- 当宽度和高度相等时，它被正确地计算出来了。
我们将要进行代码走查的下一个程序是一个应该在屏幕上打印 5 个点的程序。但是，这是该程序的输出
. . . .
以下是该程序
number = 5
while number > 1:
print(".",end=" ")
number = number - 1
print()
这个程序的走查将更加复杂，因为它现在有缩进部分（或控制结构）。让我们开始吧。
- 要运行的第一行是什么？
- 文件的第一行：
number = 5 - 它做了什么？
- 将数字 5 放入变量 number 中。
- 下一行是什么？
- 下一行是：
while number > 1: - 它做了什么？
- 嗯，一般来说，
while语句会查看它们的表达式，如果表达式为真，它们就会执行下一行缩进的代码块，否则它们就会跳过下一行缩进的代码块。 - 所以它现在做了什么？
- 如果
number > 1为真，那么接下来的两行将被执行。 - 那么
number > 1吗？ - 最后放入
number的值是5，而5 > 1，所以答案是肯定的。 - 那么下一行是什么？
- 由于
while为真，所以下一行是：print(".",end=" ") - 那行做了什么？
- 打印一个点，由于存在额外的参数
end=" "，所以下一行打印的文本将不会在不同的屏幕行上。 - 下一行是什么？
number = number - 1因为它是下一行，并且没有缩进变化。- 它做了什么？
- 它计算
number - 1，即number的当前值（或 5），从中减去 1，并将其作为number的新值。所以基本上它将number的值从 5 更改为 4。 - 下一行是什么？
- 嗯，缩进级别降低了，所以我们必须查看它是哪种控制结构。它是一个
while循环，所以我们必须回到while子句，即while number > 1: - 它做了什么？
- 它查看
number的值，即 4，并将其与 1 进行比较，由于4 > 1，所以 while 循环继续。 - 下一行是什么？
- 由于 while 循环为真，所以下一行是：
print(".",end=" ") - 它做了什么？
- 它在该行上打印第二个点，以空格结尾。
- 下一行是什么？
- 没有缩进变化，所以它是：
number = number - 1 - 它做了什么？
- 它取
number的当前值（4），从中减去 1，得到 3，最后将 3 作为number的新值。 - 下一行是什么？
- 由于 while 循环结束导致了缩进变化，所以下一行是：
while number > 1: - 它做了什么？
- 它将
number的当前值（3）与 1 进行比较。3 > 1，所以 while 循环继续。 - 下一行是什么？
- 由于 while 循环条件为真，所以下一行是：
print(".",end=" ") - 它做了什么？
- 它在该行上打印第三个点。
- 下一行是什么？
- 它是：
number = number - 1 - 它做了什么？
- 它取
number的当前值（3），从中减去 1，并将 2 作为number的新值。 - 下一行是什么？
- 回到 while 循环的开头：
while number > 1: - 它做了什么？
- 它将
number的当前值（2）与 1 进行比较。由于2 > 1，所以 while 循环继续。 - 下一行是什么？
- 由于 while 循环正在继续：
print(".",end=" ") - 它做了什么？
- 它发现了生命、宇宙和万物的意义。我开玩笑的。（我必须确保你醒着。）这一行在屏幕上打印第四个点。
- 下一行是什么？
- 它是：
number = number - 1 - 它做了什么？
- 取
number的当前值（2），从中减去 1，并将 1 作为number的新值。 - 下一行是什么？
- 回到 while 循环：
while number > 1: - 这一行做了什么？
- 它将
number的当前值（1）与 1 进行比较。由于1 > 1为假（1 不大于 1），所以 while 循环退出。 - 下一行是什么？
- 由于 while 循环条件为假，所以下一行是 while 循环退出后的下一行，即：
print() - 那行做了什么？
- 让屏幕进入下一行。
- 为什么该程序没有打印 5 个点？
- 循环提前退出 1 个点。
- 我们如何解决这个问题？
- 让循环延迟 1 个点退出。
- 我们如何做到这一点？
- 有几种方法。一种方法是将 while 循环更改为：
while number > 0:另一种方法是将条件更改为：number >= 1还有其他一些方法。
你需要弄清楚程序在做什么。你需要弄清楚程序应该做什么。找出两者之间的差异。调试是一项需要练习才能掌握的技能。如果你在一个小时后仍然无法解决问题，那就休息一下，和别人谈谈这个问题，或者沉思你肚脐里的绒毛。过一会儿再回来，你可能会对这个问题有新的想法。祝你好运。