Python變數

4.10 Python變數

4.10.1 變數介紹

變數，顧名思義，就是可以變化的量，變數的概念基本上和初中代數的方程變數是一致的，只是在計算機程式中，變數不僅可以是數字，還可以是任意資料型別，
Python中的變數不需要宣告，每個變數在使用前都必須賦值，變數賦值以后該變數才會被創建，
在 Python中，變數就是變數，它沒有型別，我們所說的型別是變數所指的記憶體中物件的型別，如果有個資料不被任何變數所指向，則會被Python的回識訓制回收掉，以節省記憶體，
在Python中，一切皆物件，所以其實：變數就是物件的名字！

4.10.2 變數名

變數在程式中需要用變數名進行表示，在Python中，變數的命名是需要滿足一定的條件的：

1. 允許包括英文(中文等其他國家文字也可以)、數字以及下劃線_，不能以數字開頭
2. 名稱區分大小寫，例如：fun和Fun是不同的變數名，
3. 不要使用關鍵字作為變數名，這可能會導致未知的錯誤，
   以下是一些變數命名的建議：
4. 以_開頭的變數是有特殊意義的，最好不要創建以_開頭的變數名，
5. 變數命名建議采用駝峰命名法(MyName、UserId)或蛇形命名法(my_name、user_id)，
6. 特殊變數或者常量建議全部大寫，
7. 類名建議使用駝峰命名法，
8. 變數名最好要做到見名知意，

4.10.3 變數的賦值

賦值運算子=用來給變數賦值，=左邊是一個變數名，=右邊是存盤在變數中的值，
>>> counter = 100 # 整型變數
>>> miles = 1000.0 # 浮點型變數
>>> name = "atom" # 字串
>>> a = b = c = 1 # 鏈式賦值
>>> a, b, c = 1, 2, 3 # 多個變數同時復制
>>> a, *b, c = 1, 2, 3, 4, 5 # 裝包
>>> a, b = b, a # 交換變數
>>> a, b, c = [1, 2, 3] # 解包賦值
>>> x += 1 # 增強賦值
在Python中，可以把任意資料型別賦值給變數，同一個變數可以反復賦值，而且可以是不同型別的變數，這點和其它編程語言有所不同，因此，Python是一種動態語言，而與之對應的靜態語言在變數賦值時需要先定義變數型別，如果后續賦值時型別和定義時不匹配，就會報錯，
和靜態語言相比，動態語言更加靈活，
讓我們來看看在Python中變數賦值時發生了什么，當我們將atom賦值給name時：
>>> name = 'atom'
Python解釋器會先在記憶體中創建一個atom的字串，然后再創建一個名為name的變數，并指向atom，
我們可以想象有個箱子，里面裝了一個資料，就是字串的atom，而變數就像是一個標簽，標簽名是name，貼在了剛才的箱子上，如果是貼在裝有100數字型別的箱子上，那么這個變數就是100，
在Python中，一定要牢記一點：變數無型別，資料才有型別，變數就是個標簽，貼在什么資料上，就是什么資料型別，下面這個例子能很好的說明這一點：

a = 100
b = a
a = 'string'
print(f'a: {a}')
print(f'b: {b}')

a: string
b: 100

4.10.3.2 Python中表示常量

所謂常量就是不能變的變數，比如常用的數學常數π就是一個常量，在Python中，通常用全部大寫的變數名表示常量：
>>> PI = 3.14
但事實上PI仍然是一個變數，Python根本沒有任何機制保證PI不會被改變，所以，用全部大寫的變數名表示常量只是一個習慣上的用法，

4.10.3.3 淺復制、深復制

前面我們講過可以通過id()函式獲取某個物件的id，這個id對于每個資料都是不同的，如果兩個變數的id一樣，那么則說明這兩個變數指向同一個物件，

a = 'str'
b = [1, 2, 3]
c = {1: [22, 33]}
aa = a
bb = b
cc = c
print(id(a) == id(aa))
print(id(b) == id(bb))
print(id(c) == id(cc))
print(id(c[1]) == id(cc[1]))

True
True
True
True

像上面，通過=進行復制的一般稱為淺復制(比如：aa = a)，淺復制后，aa和a這兩個變數其實指向的都是同一個資料，所以具有一樣的id，只要修改了原始資料后，所有通過淺復制指向這個資料的變數的值都會發生變化：

b = [1, 2, 3]
bb = b
b.pop()
print(f'b: {b}')
print(f'bb: {bb}')

b: [1, 2]
bb: [1, 2]

我們可以通過匯入copy模塊中的deepcopy函式來進行深復制，對于不可變資料，比如：元組或字串等，深復制后指向的還是同一個資料，與淺復制沒有區別，但是對于可變資料，比如：串列和字典，深復制后，雖然變數的值還是一樣，但是指向的資料已經不是同一個了，如下：

from copy import deepcopy
a = 'str'
b = [1, 2, 3]
c = {1: [22, 33]}
aaa = deepcopy(a)
bbb = deepcopy(b)
ccc = deepcopy(c)
print(id(a) == id(aaa))
print(id(b) == id(bbb))
print(id(c) == id(ccc))
print(id(c[1]) == id(ccc[1]))

True
False
False
False

深復制后，由于指向的不是相同的資料，于是，修改其中一個變數后，并不會影響到其它變數，如下：

from copy import deepcopy

b = [1, 2, 3]
bb = deepcopy(b)
print(id(b) == id(bb))
b.pop()
print(f'b: {b}')
print(f'bb: {bb}')

False
b: [1, 2]
bb: [1, 2, 3]

4.10.4 變數的作用域

根據變數的作用范圍，可以將變數分為：區域變數和全域變數，

4.10.4.1 區域變數

在函式、類、方法等內部定義的變數，它的作用域也僅限于其定義時的內部，在外部則不能使用，我們將這樣的變數稱為區域變數（Local Variable），
當函式或類被執行時，Python 會為其分配一塊臨時的存盤空間，所有在函式、類中定義的變數，都會存盤在這塊空間中，而在函式、類執行完畢后，這塊臨時存盤空間隨即會被釋放并回收，該空間中存盤的變數自然也就無法再被使用，

def add(a, b):
    c = 10
    print(c)
    print(a+b)


add(1, 2)
print(c)

10
3
Traceback (most recent call last):
File "E:\studypy\tmp.py", line 6, in
print(c)
NameError: name 'c' is not defined

如上，在add函式中定義了一個變數c，并賦值為10，呼叫add函式時是可以正常列印出來c的，但是在函式外面列印則報錯：name 'c' is not defined
正常情況下，在定義的內部結構體中可以獲取和使用區域變數，也可以對區域變數進行修改和洗掉，
如果想要在外部使用內部變數，則需要在變數前面加上關鍵字global進行宣告，宣告該變數是一個全域變數，

def add(a, b):
    global c
    c = 10
    print(c)
    print(a + b)


add(1, 2)
print(c)

10
3
10

4.10.4.1.1 locals()函式

通過locals()函式，我們可以得到一個包含當前作用域內所有變數的字典，這里所謂的“當前作用域”指的是，在函式內部呼叫 locals() 函式，會獲得包含所有區域變數的字典；而在全域范圍內呼叫 locals() 函式，其功能和 globals() 函式相同，
注意：
1、locals() 函式回傳的字典中，會默認包含有很多變數，這些都是 Python 主程式內置的，我們暫時不用理會它們，
2、我們無法可以通過修改上面獲得的字典來修改區域變數的值，

def myprint():
    name = 'zhangsan'
    print(locals()['name'])
    locals()['name'] = "lisi"
    print(name)


myprint()

zhangsan
zhangsan

4.10.4.1.2 vars(object)函式

vars()函式也是 Python 內置函式，其功能是回傳一個指定 object 物件(對于函式不起作用)范圍內所有變陣列成的字典，如果不傳入object 引數，vars() 和 locals() 的作用完全相同，

name = "Python"
class Demo:
    name = "Python 教程"
print(vars(Demo))
print(vars())

{'module': 'main', 'name': 'Python 教程', 'dict': <attribute 'dict' of 'Demo' objects>, 'weakref': <attribute 'weakref' of 'Demo' objects>, 'doc': None}
{'name': 'main', 'doc': None, 'package': None, 'loader': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000017DD89A7C40>, 'spec': None, 'annotations': {}, 'builtins': <module 'builtins' (built-in)>, 'file': 'E:\studypy\tmp3.py', 'cached': None, 'name': 'Python', 'Demo': <class 'main.Demo'>}

4.10.4.2 全域變數

在模塊內定義的變數稱為全域變數（Global Variable），和區域變數不同，全域變數的默認作用域是整個程式，即全域變數可以在所有函式、類、類方法中直接使用，

c = 5
def add(a, b):
    print(f'c: {c}')
    print(f'a+b={a + b}')
add(1, 2)

c: 5
a+b=3

globals() 函式為 Python 的內置函式，它可以回傳一個包含全域范圍內所有變數的字典，該字典中的每個鍵值對，鍵為變數名，值為該變數的值，
注意，globals() 函式回傳的字典中，會默認包含有很多變數，這些都是 Python 主程式內置的，我們暫時不用理會它們，
可以看到，通過呼叫 globals() 函式，我們可以得到一個包含所有全域變數的字典，并且，通過該字典，我們還可以訪問指定變數，甚至如果需要，還可以修改它的值，

name = 'zhangsan'
print(globals()['name'])
globals()['name'] = "lisi"
print(name)

zhangsan
lisi

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