字符串到数值转换：解析、验证和异常处理

# 1. 字符串到数值转换的基础

字符串到数值转换是数据处理中一项基本操作，广泛应用于各种场景。理解字符串到数值转换的基础对于有效处理数据至关重要。

### 1.1 字符串和数值

字符串是由字符组成的序列，而数值是表示数量的抽象概念。字符串到数值转换涉及将字符串中表示的字符序列转换为相应数值。

### 1.2 进制系统

数值可以表示为不同的进制系统，如十进制、二进制、十六进制等。在字符串到数值转换中，理解进制系统对于正确解释字符串中字符的含义非常重要。例如，字符串 "10" 在十进制中表示数字 10，但在二进制中表示数字 2。

# 2. 字符串到数值转换的实践技巧

### 2.1 解析字符串中的数字

字符串中可能包含数字，我们需要将其提取出来并转换为数值。有两种常见的方法：正则表达式和内置函数。

#### 2.1.1 使用正则表达式

正则表达式是一种强大的工具，可以匹配字符串中的模式。我们可以使用正则表达式来提取数字：

import re

# 匹配字符串中的数字
pattern = r"\d+"

# 提取数字并转换为整数
numbers = re.findall(pattern, "This string contains 123 and 456")
print(numbers)  # 输出：['123', '456']

#### 2.1.2 使用内置函数

Python 提供了几个内置函数来提取数字：

# 使用 int() 函数将字符串转换为整数
number = int("123")
print(number)  # 输出：123

# 使用 float() 函数将字符串转换为浮点数
number = float("3.14")
print(number)  # 输出：3.14

### 2.2 验证数值的有效性

提取数字后，我们需要验证其有效性。这包括检查范围和格式，以及处理特殊情况。

#### 2.2.1 检查范围和格式

我们可以使用以下方法检查数字的范围和格式：

# 检查数字是否在指定范围内
if 0 <= number <= 100:
    print("Number is within the range")

# 检查数字是否为整数
if isinstance(number, int):
    print("Number is an integer")

#### 2.2.2 处理特殊情况

我们还应该处理特殊情况，例如空字符串、非数字字符和溢出：

# 检查字符串是否为空
if not string:
    raise ValueError("Empty string")

# 检查字符串是否包含非数字字符
if not string.isdigit():
    raise ValueError("Non-digit character found")

# 检查数字是否溢出
try:
    number = int(string)
except OverflowError:
    raise ValueError("Number overflow")

### 2.3 异常处理和错误报告

在字符串到数值转换过程中，可能会出现异常。我们需要处理这些异常并提供有意义的错误报告。

#### 2.3.1 常见异常类型

常见的异常类型包括：

- `ValueError`：字符串不是有效的数字。
- `OverflowError`：数字溢出。
- `TypeError`：字符串不是字符串类型。

#### 2.3.2 错误处理策略

我们可以使用以下策略来处理异常：

- **捕获异常：**使用 `try` 和 `except` 语句捕获异常并提供自定义错误消息。
- **使用断言：**使用 `assert` 语句检查字符串的有效性，如果无效则引发异常。
- **返回错误代码：**从函数中返回错