程序编写完成或在编写过程中，需要对程序进行测试，根据测试发现的错误，进一步诊断，找出发生错误的原因和具体代码位置进行修改，这个过程称为程序调试。在一些情况下，可能需要查看或跟踪程序的运行状态，这种情况也属于程序调试。

在Python中，程序调试有多种方式可以使用：可以使用print函数在怀疑出错的代码位置输出调试信息，例如输出变量的内容等；也可以使用assert语句（断言语句）输出调试信息；还可以将调试信息输出到log文件，通过log文件了解程序的运行状况，定位发生错误的代码位置；还可以在代码中设置断点，跟踪程序的运行状态，定位发生错误的代码位置。

使用print函数调试程序

使用print函数调试程序，是最容易掌握，也最方便使用的一种程序调试方法。

在怀疑出错的代码位置，使用print函数输出调试信息，根据输出的调试信息来发现错误原因，或查看程序的运行状态。

案例1：查看程序的运行状态

# 定义计算X平方的函数
def squre(x):
    x = x ** 2
    # 输出调试信息，了解程序运行状况
    print(x)
    return x
s = [1,2,3,4,5,6]
# 使用map函数计算列表s所有项的平方
a = map(squre,s)
print(list(a))

案例2：发现程序出现异常的原因

# 定义两数相除函数

def div(a,b):
    # 输出a、b的值，发现发生异常的原因
    print("a=%d:b=%d" % (a,b))
    temp = a / b
    return temp
 
if __name__ == '__main__':
 
    a = int(input("请输入一个整数："))
    b = int(input("请输入一个整数："))
    print(div(a,b))

案例2代码使用print函数输出a和b的值，当程序发生异常时，可以查看a和b的值，找到程序发生异常的原因。在案例2中，当b为0就会发生程序异常。

案例2语句“if  __name__ == '__main__'”，用于表示该模块为直接执行模块，也可以说是主模块，只有该模块为主模块时，才会执行if内的语句。

使用assert断言语句调试程序

assert语句允许开发者在程序代码插入调试性断言，assert语句用于判断一个表达式，该表达式返回布尔值，若表达式返回False，则触发AssertionError异常，程序终止。

assert语句的语法如下：

assert expression [, expression]

其中assert是Python关键字，expression是Python表达式，该表达式返回布尔值，在assert关键字后面可以有多个表达式，每个表达式用英文逗号分隔。

案例3：使用assert断言语句调试程序

# 定义两数相除函数
def div(a,b):
    # 使用assert语句断言b不为0
    assert b != 0
    temp = a / b
    return temp
if __name__ == '__main__':
    a = int(input("请输入一个整数："))
    b = int(input("请输入一个整数："))
    print(div(a,b))

在程序执行过程中，若b=0，当程序执行到assert b != 0语句时，表达式b != 0返回False，assert语句触发AssertionError异常，程序停止执行。

下面是程序的执行过程：

请输入一个整数：10
请输入一个整数：0
Traceback (most recent call last):
  File "D:/pythoncode/test2.py", line 12, in <module>
    print(div(a,b))
  File "D:/pythoncode/test2.py", line 4, in div
    assert b != 0
AssertionError
>>>

使用log输出程序运行状态

log也称为记录程序运行的日志，通过log把一些可能出现问题的变量、执行的语句状态、重要的节点信息输出到Shell窗口或写到文件中，当程序在运行过程中出现问题时，就可以从输出的信息中跟踪程序的运行信息，及时发现程序存在的问题。

Python提供了日志模块logging，使用该模块可以输出程序调试信息，logging模块的详细使用方法会在后面的课程介绍。

案例4：输出程序运行日志

# 导入logging模块
import logging
# 设置日志输出级别
logging.basicConfig(level=logging.INFO)
# 定义两数相除函数
def div(a,b):
    # 输出日志信息
    logging.info("assert断言：assert b != 0 ")
    assert b != 0
    temp = a / b
    return temp
if __name__ == '__main__':
    a = int(input("请输入一个整数："))
    # 输出日志信息
    logging.info('a = %d' % a)
    b = int(input("请输入一个整数："))
    # 输出日志信息
    logging.info('b = %d' % b)
    print(div(a,b))

在程序执行过程中，logging会在指定的位置输出程序运行信息。前缀为INFO的文本行就是logging输出的信息。

请输入一个整数：10
INFO:root:a = 10
请输入一个整数：0
INFO:root:b = 0
INFO:root:assert断言：assert b != 0
Traceback (most recent call last):
  File "D:/pythoncode/test2.py", line 23, in <module>
    print(div(a,b))
  File "D:/pythoncode/test2.py", line 11, in div
    assert b != 0
AssertionError

使用内置函数breakpoint设置断点

内置函数breakpoint可以在任意程序代码行设置断点，当程序运行到断点时会进入pdb调试器。

breakpoint的函数声明：

breakpoint(*args, **kws)

breakpoint是在Python3.7版本新增加的函数，该函数可以方便地在在任意程序代码设置断点，而不需要导入pdb调试模块。该函数最终会调用pdb模块的set_trace()方法，set_trace()方法并没有参数传入，因此调用breakpoint函数设置断点时，可以忽略参数。

当程序运行到breakpoint函数所在的代码行时，会进入pdb调试器运行。

在pdb调试器状态下：

（1）   输入命令“n”，可以单步执行代码，不会进入函数内部；

（2） 输入命令“s”，可以进入函数内部单步执行；

（3）输入命令“p”，可以查看变量内容，在命令“p”后面空格后写入要查看的变量名称，例如 p num；

（4）输入命令“c”，继续运行程序，

（5）输入命令“q”，结束调试。

案例5：设置断点，跟踪程序

# 定义两数相除函数
def div(a,b):
    # 调用breakpoint()函数设置断点
    breakpoint()
    temp = a / b
    return temp
if __name__ == '__main__':
    a = int(input("请输入一个整数："))
    b = int(input("请输入一个整数："))
    print(div(a,b))

程序跟踪过程如下：

请输入一个整数：10
请输入一个整数：6
> d:\pythoncode\test2.py(5)div()
-> temp = a / b
(Pdb) p a
10
(Pdb) p b
6
(Pdb) n
> d:\pythoncode\test2.py(6)div()
-> return temp
(Pdb) p temp
1.6666666666666667
(Pdb) n
--Return--
> d:\pythoncode\test2.py(6)div()->1.6666666666666667
-> return temp
(Pdb) n
--Call--
> c:\python\lib\idlelib\run.py(433)write()
-> def write(self, s):
(Pdb) c
1.6666666666666667
>>>