为什么这个变量无法引用非本地作用域？

Question

这是一个查找正整数 a 和 b 的最大公约数的示例，其中 a <= b。我从较小的 a 开始逐个减去，以检查它是否是两个数字的约数。

def gcdFinder(a, b):

    testerNum = a   

    def tester(a, b):
        if b % testerNum == 0 and a % testerNum == 0:
            return testerNum
        else:
            testerNum -= 1
            tester(a, b)

    return tester(a, b)

print(gcdFinder(9, 15))

然后，我收到了错误信息， UnboundLocalError: local variable 'testerNum' referenced before assignment。

在使用global testerNum之后，它成功地在Spyder控制台中显示了答案3...

但在pythontutor.com上，它显示NameError: name 'testerNum' is not defined（link）。

问题1: 在Spyder中，我认为global testerNum是一个问题，因为testerNum = a不在全局作用域内。它在函数gcdFinder的作用域内。这个描述正确吗？如果是，Spyder是如何显示答案的？

问题2: 在pythontutor中，比如最后一张截图，如何解决NameError问题？

问题3: 为什么Spyder和pythontutor的结果不同，哪个是正确的？

问题4: 不使用global方法是否更好？

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更新：Spyder问题是由于之前运行中存储的值所致，因此它已被定义为9。这使得global testerNum起作用。我已删除Q1和Q3。

- chenghuayang

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不回答你的任何问题，我认为最好将testerNum解析为参数，这样函数“ tester”就可以定义为：“def tester（a，b，testerNum）”。 - Brambor

实际上这是你第2和第4个问题的答案 :D - Brambor

在样例代码中，testNum 不是 global 的。尝试使用关键字 nonlocal 代替。这假定你正在使用 Python3。 - hcoat

Answer 1

问题：

在解析变量引用时，Python 首先会检查本地作用域，然后是任何包含函数的本地作用域。例如，以下代码：

def foo():
    x=23
    def bar():
        return x +1
    return bar

print(foo()())

当在bar函数内部引用x时，会运行并打印出24。因为在局部范围内没有x变量，因此会在包围函数(foo)的作用域中找到它。然而，只要你尝试分配一个变量，Python就会假定它定义在局部范围内。所以这个：

def foo():
    x=23
    def bar():
        x = x + 1
        return x
    return bar

print(foo()())

因为我试图对x进行赋值，这意味着它将在局部作用域中查找，但我尝试分配给它的值是基于来自封闭作用域的x。由于该赋值限制了对x的搜索范围仅限于局部作用域，因此无法找到并出现了错误"UnboundLocalError"。

所以你的错误是由else子句中的"testerNum -= 1"行引起的，它将对testerNum的搜索范围限制在局部作用域中，而在那里它不存在。

修复方法：

global声明不正确，因为如你所指出，testerNum没有在全局作用域中定义。我不熟悉Spyder，也不知道为什么它会在全局作用域中工作，但似乎它在全局作用域中获得了一个testerNum变量。

如果你使用Python3，你可以通过将"global testerNum"行更改为"nonlocal testerNum"来避免这种情况，它只是告诉Python，尽管被分配了，testerNum在局部作用域中未定义，并继续向外搜索。

def foo():
    x=23
    def bar():
        nonlocal x
        x = x + 1
        return x
    return bar

>>> print(foo()())
24

另一个可用于 Python 2 或 3 的选项是按照 Brambor 在其答案中概述的方式传递 testerNum。

- Turn

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谢谢，解释得很清楚，特别是第三段。 - chenghuayang

所以我可以说，在函数外部调用变量是可以的，但如果我想对其进行更改，那是行不通的。 - chenghuayang

@chenghuayang 正确，除非你声明它为 nonlocal。 - Turn

nonlocal也不推荐使用吗？它会要求计算机在外部进行搜索，这会消耗一定的处理能力。 - chenghuayang

@chenghuayang，它不会消耗任何你能注意到的处理能力。至于是否是不好的形式，这肯定是一个观点问题。我认为在某些情况下它可能会有用，但它确实会引起一些混淆，而且通常最好避免使用。 - Turn

Answer 2

第二个问题(Q2)和第四个问题(Q4)的答案。

正如我在评论中所写，您可以将testerNum解析为参数。

然后您的代码将如下所示：

def gcdFinder(a, b):

    testerNum = a   

    def tester(a, b, testerNum):
        if b % testerNum == 0 and a % testerNum == 0:
            return testerNum
        else:
            testerNum -= 1
            return tester(a, b, testerNum)  # you have to return this in order for the code to work

    return tester(a, b, testerNum)

print(gcdFinder(9, 15))

编辑：（请参见评论）

- Brambor

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这解决了问题。谢谢。但是如果我在函数外设置一个变量并将其作为参数设置在函数内，这会很奇怪吗？ - chenghuayang

我不太确定你的意思。如果您关注的是代码 a = 5; def double(x): return x*2; print(double(a))，那么是否涉及到在您的代码中重叠使用 x 和 a，那么并不奇怪。 - Brambor

好的，明白了。最好使用不同的词语。 - chenghuayang

Answer 3

如果只是为了解决问题4，最好根本不要使用global。 global通常突出了糟糕的代码设计。

你正在做很多工作；我强烈建议你查找标准计算GCD的方法，并实现欧几里得算法。 编码细节留给学生自己练习。

- Prune

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感谢您的建议和信息。欧几里得算法确实是计算最大公约数的好方法。 - chenghuayang