Python里的全局变量、局部变量、类的self.*-编程知识

Python里的全局变量、局部变量、类的self.*

问题

困惑，leetcode第538题，写成下面这种，不能得到正确的答案：

class Solution_a:def traverse(self, root, cur_sum):# 思路：中序遍历可以打印出有序的数组，那么反一下，先右后中再左就可以打印出降序的数组，然后再维护一个字段记录累计和if not root:returnself.traverse(root.right, cur_sum)cur_sum += root.valroot.val = cur_sumself.traverse(root.left, cur_sum)returndef convertBST(self, root: Optional[TreeNode]) -> Optional[TreeNode]:global cur_sumcur_sum = 0self.traverse(root, cur_sum)return root

但是改成下面这样（将cur_sum初始化为一个属性），就可以了：

class Solution_a:def __init__(self):self.cur_sum = 0def traverse(self, root):# 思路：中序遍历可以打印出有序的数组，那么反一下，先右后中再左就可以打印出降序的数组，然后再维护一个字段记录累计和if not root:returnself.traverse(root.right)self.cur_sum += root.valroot.val = self.cur_sumself.traverse(root.left)returndef convertBST(self, root: Optional[TreeNode]) -> Optional[TreeNode]:self.traverse(root)return root

思考

本质的区别和原因是什么呢？

第一种写法下，我以为是：我在convertBST函数里定义了一个全局变量cur_sum（后面会醒悟这个以为也是错误的，因为全局变量不会在一个函数内部去定义），但是调用traverse时，cur_sum是以一个参数的形式传入的，当函数内部存在一个与全局变量同名的局部变量时，会使用自己内部的局部变量。举个二叉树的例子，用第一种写法调用的结果是：
在这里插入图片描述

如果这个以为是对的话，那我不把cur_sum以参数的形式传入应该就行了，试试看：
在这里插入图片描述
报错如下，这说明全局变量就不是这么定义的，不然traverse内部怎么找不到它？

不死心，我尝试再改一下这个定义的位置看看：
在这里插入图片描述

依然不行！！还不死心，我再改一下位置，直接放在调用的地方试试：
在这里插入图片描述

依然不对！！！说明global 变量名并不是我以为的用来定义一个全新的全局变量，然后就到处可以用了！global到底怎么用，问问GPT的到如下回复：

在Python中，global关键字用于在函数内部声明一个全局变量，以便在函数内部对全局变量进行修改。

好的，小菜鸡认为自己悟了，再给我一次机会，修改成下图，老老实实的在所有函数外部定义一个全局变量，在traverse中想要更改全局变量时，使用global关键字（如果没有将其声明为全局变量，则在函数内部更改或创建的任何变量都是局部变量），规范操作：
在这里插入图片描述

！！！啊啊啊，它终于对了！但是刷leetcode的时候不方便这么写啊，因为调用的代码在外面，不是咱自己写的呢。所以还是老老实实用第二种方法吧。

第二种写法self.cur_sum相当于在一开始，就初始化了一个属性，在类的所有函数里都可以调用（很像全局变量的感觉），所以可以得到正确结果。
在这里插入图片描述

总结

全局变量的定义：没有在任何函数内部定义，并且具有全局范围的变量；
局部变量的定义：在函数内部定义的变量，范围仅限于该函数；
python中global关键字的用法：是在一个函数内部声明一个全局变量，以便在函数内部对全局变量进行修改，这个全局变量本身已经定义过了，而不是我想当然认为的定义了一个全新的全局变量！‼️如果没有将其声明为全局变量，则在函数内部更改或创建的任何变量都是局部变量。
当全局变量和局部变量的命名一样时，在一个函数内部还是会使用自己内部的局部变量；

问题延伸

那怎么理解下面这段代码里root的更新呢？root以一个参数的形式传递给了traverse，在traverse的内部修改了节点的value，这些修改的操作最终在convertBST函数里返回，为什么也可以生效？（原地修改的原理）

因为root是可变对象，具体见下图。在函数内部修改树的节点值时，即使没有显式的返回root，原始的root也会被更新。
在这里插入图片描述

class Solution_a:def __init__(self):self.cur_sum = 0def traverse(self, root):# 思路：中序遍历可以打印出有序的数组，那么反一下，先右后中再左就可以打印出降序的数组，然后再维护一个字段记录累计和if not root:returnself.traverse(root.right)self.cur_sum += root.valroot.val = self.cur_sumself.traverse(root.left)returndef convertBST(self, root: Optional[TreeNode]) -> Optional[TreeNode]:self.traverse(root)return root