使用Pycharm進行Python調試

1. 介紹

隨著Python語言的不斷發展，很多開發者已經開始使用Pycharm進行集成開發環境的構建。Pycharm具有許多有用的功能，其中最有用的就是Python調試器。

如果你對Python編程感興趣，那麼使用Pycharm的Python調試器將對你的編程技能提升非常有幫助。在這篇文章中，我們將學習使用Pycharm進行Python調試的技巧和知識。

2. 正文

2.1 Pycharm Python調試器的基礎知識

Pycharm的Python調試器允許你檢測代碼的錯誤和缺陷，以幫助你解決各種問題。Python調試器為開發者提供了非常強大的工具，包括運行代碼的過程中停止代碼，查看代碼的運行狀態和變數值，查看函數調用棧，以及調試複雜的運算表達式等。

def fibonacci(n):
    if n<=1:
        return n
    else:
        return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)
    
print(fibonacci(10))
print(fibonacci(15))
print(fibonacci(20))

當你在運行上面的代碼時，你可能會詢問，函數`fibonacci()`在計算什麼？每一次調用遞歸，它都在計算什麼？可以使用Pycharm的Python調試器來檢測它。

2.2 在Pycharm中設置斷點

要開始使用Pycharm調試器，你需要設置一個斷點。你可以把斷點設置在你想要的任何地方，例如，在想要檢查的代碼行上面。

對於上面的代碼`fibonacci()`，你可以設置一個斷點，例如設置在第4行：

def fibonacci(n):
    if n<=1:
        return n   # 第4行：設置斷點
    else:
        return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)
    
print(fibonacci(10))
print(fibonacci(15))
print(fibonacci(20))

2.3 在Pycharm中啟動調試

設置好斷點後，可以使用調試模式下開始執行Python程序。在Pycharm的菜單欄中，選擇【Run】->【Debug】來啟動調試。

在這裡，你可以看到程序在`fibonacci()`函數的第4行已經停止了。Pycharm提供了許多調試工具，比如打開【Variables】窗口，可以看到程序運行過程中變數的值，以及函數調用棧等信息。

2.4 調試複雜的演算法

對於複雜的演算法，例如查找素數的演算法，你可以使用Pycharm調試工具來檢查代碼運行的過程，以及代碼中間值的結果。

def is_prime(n):
    if n == 1:
        return False
    for i in range(2, int(n ** 0.5) + 1):
        if n % i == 0:
            return False
    return True

max = 100
for n in range(2, max):
    if is_prime(n):
        print(n)

在這裡，你可以檢查每一個變數在函數運行過程中的值，以及找出代碼中隱藏的錯誤。

2.5 在Pycharm中設置單元測試

除了使用調試器來調試你的Python代碼，你還可以使用單元測試來檢測代碼錯誤和缺陷。Pycharm支持多種編寫單元測試的方式，例如在命令行就能編寫的unittest框架、Pytest和Nosetest等。

要開始編寫單元測試，首先，你需要創建一個Pycharm測試文件夾。可以通過在項目文件夾調用右鍵菜單，創建一個Python包來生成測試文件。

在這裡，你可以編寫並執行各種測試，以確保你的代碼質量和邏輯性。在進行單元測試時，可以使用Pycharm中的自動化測試工具，以方便之後的可重複測試。

2.6 Pycharm調試技巧

Pycharm的調試器不僅提供了強大的調試工具，還有許多調試技巧。

• 在【View】->【Tool Windows】 ->【Debug】中開啟Debug窗口。Debug窗口是Pycharm的調試器特有的工具，可以使你更細緻地查看代碼的運行。可以調用變數、列印調用棧以及設置斷點。
• 在代碼中點擊左側的圓點可以為該行設置斷點。
• 在調試過程中時，可以使用以下快捷鍵：
• F8：單步執行
• F7：一步步進入函數
• Shift+F7：強制「步入」當前代碼行。
• Shift+F8：不進入當前函數體內，直接進入當前函數的下一行
• Alt+Shift+F8：計算選擇表達式
• 調試過程中，可以使用Pycharm工具欄中的工具來查看變數的值和內存使用情況等。

3. 小標題

3.1 設置斷點

設置斷點是調試的第一步。可以打開調試控制台，在行號位置點擊，設置斷點。也可以使用滑鼠選中需要斷點的行，按下快捷鍵 Ctrl+F8 實現快捷斷點。

3.2 監視變數

監視變數幫助我們在程序運行時查看變數的值。可以單擊要檢查的變數行，右擊菜單選擇「Add to Watches」把變數加入監視，在可添加一個表達式變數。

3.3 斷點控制操作

使用快捷鍵可以對斷點進行控制：

• F8 跳過斷點；
• F7 進入函數；
• Shift+F7：智能步入；
• Shift+F8：跳出方法；

4. 代碼示例

下面是一個Pycharm實現二元組計數的示例：

from collections import defaultdict

def snow_array(arr: list, K: int) -> int:
    cnt = defaultdict(int)
    ans = 0
    presum = 0

    for num in arr:
        presum += num
        mod = presum % K
        ans += cnt[mod]
        if mod == 0:
            ans += 1
        cnt[mod] += 1

    return ans

if __name__ == '__main__':
    arr = [1, 2, 3, 4, 1, 6]
    k = 100
    print(snow_array(arr, k))

5. 結論

在本文中，我們學習了使用Pycharm進行Python調試的基礎知識和高級技巧。Python調試器為開發人員提供了一個強大的工具，可以檢測代碼中的錯誤和缺陷，並找出隱藏的缺陷。此外，我們還介紹了單元測試的概念和如何使用它來測試Python代碼。

在日常的開發過程中，熟練掌握Pycharm的Python調試器能夠大大提高調試程序的效率和準確性，使你的程序在Python編程領域中脫穎而出。