Python作用域、命名空间与递归详解

作用域(scope)

作用域指的是变量生效的区域
在Python中一共有两种作用域(全局作用域和函数作用域)

b = 20 # 全局变量

def fn():
    a = 10 # a定义在了函数内部,所以他的作用域就是函数内部,函数外部无法访问
    print('函数内部:','a =',a)
    print('函数内部:','b =',b)

fn()    
  

print('函数外部:','a =',a)
print('函数外部:','b =',b)

全局作用域

  • 全局作用域在程序执行时创建,在程序执行结束时销毁
  • 所有函数以外的区域都是全局作用域
  • 在全局作用域中定义的变量,都属于全局变量,全局变量可以在程序的任意位置被访问

函数作用域

  • 函数作用域在函数调用时创建,在调用结束时销毁
  • 函数每调用一次就会产生一个新的函数作用域
  • 在函数作用域中定义的变量,都是局部变量,它只能在函数内部被访问

变量的查找

  • 当我们使用变量时,会优先在当前作用域中寻找该变量,如果有则使用,
  • 如果没有则继续去上一级作用域中寻找,如果有则使用,
  • 如果依然没有则继续去上一级作用域中寻找,以此类推
    直到找到全局作用域,依然没有找到,则会抛出异常 NameError: name ‘a’ is not defined
def fn2():
    def fn3():
        print('fn3中:','a =',a)
    fn3()

# fn2()    

a = 20

def fn3():
    # a = 10 # 在函数中为变量赋值时,默认都是为局部变量赋值
    # 如果希望在函数内部修改全局变量,则需要使用global关键字,来声明变量
    global a # 声明在函数内部的使用a是全局变量,此时再去修改a时,就是在修改全局的a
    a = 10 # 修改全局变量
    print('函数内部:','a =',a)

# fn3()
# print('函数外部:','a =',a)

命名空间(namespace)

命名空间指的是变量存储的位置,每一个变量都需要存储到指定的命名空间当中
每一个作用域都会有一个它对应的命名空间
全局命名空间,用来保存全局变量。
函数命名空间用来保存函数中的变量
命名空间实际上就是一个字典,是一个专门用来存储变量的字典

locals()用来获取当前作用域的命名空间

如果在全局作用域中调用locals()则获取全局命名空间,如果在函数作用域中调用locals()则获取函数命名空间
返回的是一个字典

scope = locals() # 当前命名空间
print(type(scope))
print(a)
print(scope['a'])

向scope中添加一个key-value

scope['c'] = 1000 # 向字典中添加key-value就相当于在全局中创建了一个变量(一般不建议这么做)
print(c)
def fn4():
    a = 10
    # scope = locals() # 在函数内部调用locals()会获取到函数的命名空间
    # scope['b'] = 20 # 可以通过scope来操作函数的命名空间,但是也是不建议这么做

    # globals() 函数可以用来在任意位置获取全局命名空间
    global_scope = globals()
    # print(global_scope['a'])
    global_scope['a'] = 30
    # print(scope)

fn4()    

尝试求10的阶乘(10!)

# 1! = 1
# 2! = 1*2 = 2
# 3! = 1*2*3 = 6
# 4! = 1*2*3*4 = 24

# print(1*2*3*4*5*6*7*8*9*10)
# 创建一个变量保存结果
n = 10
for i in range(1,10):
    n *= i

print(n)

创建一个可以求任意数的阶乘的函数

# 创建一个函数,可以用来求任意数的阶乘
def factorial(n):
    '''
        该函数用来求任意数的阶乘

        参数:
            n 要求阶乘的数字
    '''

    # 创建一个变量,来保存结果
    result = n
    
    for i in range(1,n):
        result *= i

    return result 

# 求10的阶乘    
# print(factorial(20))  

递归式的函数

  • 递归简单理解就是自己去引用自己!
  • 递归式函数,在函数中自己调用自己!

无穷递归 如果这个函数被调用,程序的内存会溢出,效果类似于死循环

 def fn():
     fn()
 fn()

递归是解决问题的一种方式,它和循环很像
它的整体思想是,将一个大问题分解为一个个的小问题,直到问题无法分解时,再去解决问题

递归式函数的两个要件

1.基线条件

  • 问题可以被分解为的最小问题,当满足基线条件时,递归就不在执行了

2.递归条件

  • 将问题继续分解的条件
  • 递归和循环类似,基本是可以互相代替的,
  • 循环编写起来比较容易,阅读起来稍难
  • 递归编写起来难,但是方便阅读
# 10! = 10 * 9!
# 9! = 9 * 8!
# 8! = 8 * 7!
# ...
# 1! = 1
def factorial(n):
    '''
        该函数用来求任意数的阶乘

        参数:
            n 要求阶乘的数字
    '''
    # 基线条件 判断n是否为1,如果为1则此时不能再继续递归
    if n == 1 :
        # 1的阶乘就是1,直接返回1
        return 1

    # 递归条件    
    return n * factorial(n-1)

# print(factorial(10))

练习

创建一个函数 power 来为任意数字做幂运算 n ** i
10 ** 5 = 10 * 10 ** 4
10 ** 4 = 10 * 10 ** 3

10 ** 1 = 10

def power(n , i):
    '''
        power()用来为任意的数字做幂运算

        参数:
            n 要做幂运算的数字
            i 做幂运算的次数
    '''
    # 基线条件
    if i == 1:
        # 求1次幂
        return n
    # 递归条件
    return n * power(n , i-1)

# print(power(8,6))    

创建一个函数,用来检查一个任意的字符串是否是回文字符串,如果是返回True,否则返回False

  • 回文字符串,字符串从前往后念和从后往前念是一样的
    abcba
    abcdefgfedcba
    先检查第一个字符和最后一个字符是否一致,如果不一致则不是回文字符串
    如果一致,则看剩余的部分是否是回文字符串
    检查 abcdefgfedcba 是不是回文
    检查 bcdefgfedcb 是不是回文
    检查 cdefgfedc 是不是回文
    检查 defgfed 是不是回文
    检查 efgfe 是不是回文
    检查 fgf 是不是回文
    检查 g 是不是回文
def hui_wen(s):
    '''
        该函数用来检查指定的字符串是否回文字符串,如果是返回True,否则返回False

        参数:
            s:就是要检查的字符串
    '''
    # 基线条件
    if len(s) < 2 :
        # 字符串的长度小于2,则字符串一定是回文
        return True
    elif s[0] != s[-1]:
        # 第一个字符和最后一个字符不相等,不是回文字符串
        return False    
    # 递归条件    
    return hui_wen(s[1:-1])
# def hui_wen(s):
#     '''
#         该函数用来检查指定的字符串是否回文字符串,如果是返回True,否则返回False

#         参数:
#             s:就是要检查的字符串
#     '''
#     # 基线条件
#     if len(s) < 2 :
#         # 字符串的长度小于2,则字符串一定是回文
#         return True
#     # 递归条件    
#     return s[0] == s[-1] and hui_wen(s[1:-1])

print(hui_wen('abcdefgfedcba'))    

笔记为自己总结
来源为:尚硅谷李老师的课

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