为什么搜索BST时会出现“在封闭范围中定义的局部变量”错误？

Question

我试图回答以下问题（leetcode链接）：

给定二叉搜索树的根节点，返回值介于L和R（包括L和R）之间的所有节点的值之和。二叉搜索树保证具有唯一的值。

这是官方的解决方案：

class Solution:

    def rangeSumBST(self, root: TreeNode, L: int, R: int) -> int:

        def dfs(node):

            if node:
                if L <= node.val <= R:
                    self.total += node.val
                if L <= node.val:
                    dfs(node.left)
                if node.val <= R:
                    dfs(node.right)

        self.total = 0
        dfs(root)
        return self.total

solution = Solution()
print(solution.rangeSumBST(root, L, R))

它按预期工作，例如对于以下输入：root=[10,5,15,3,7，null，18]，L=7，R=15，输出为32。但是，如果我把它写成一个普通函数而没有class语句，为什么会有错误呢？

def rangeSumBST(root: TreeNode, L: int, R: int) -> int:

    def dfs(node):

        if node:
            if L <= node.val <= R:
                total += node.val
            if L <= node.val:
                dfs(node.left)
            if node.val <= R:
                dfs(node.right)

    total = 0
    dfs(root)
    return total

print(rangeSumBST(root, L, R))

这是错误消息：局部变量“total”在赋值前引用的第75行的封闭范围中定义。。。（pyflakes E）第二段代码看起来几乎相同，但我无法解释为什么解决方案的面向对象风格可以工作，而我在将其作为普通函数编写时出错。“total”变量显然有问题，但是在函数范围外定义的变量不也应该在函数范围内访问吗？

Answer 1

因为一个函数应该只依赖于它的参数，可能还有一些全局变量，而不是它上下文中的局部变量。

total在rangeSumBST函数的上下文中定义，该函数包含调用dfs函数的上下文。但这并不好。

因为如果其他人想使用你的dfs函数而不阅读它的定义，他们永远不会知道他们应该在他们想使用你的函数的任何上下文中定义一个变量名totoal，这将使你的函数耦合到它的调用上下文。

这样的东西应该工作：

def rangeSumBST(root: TreeNode, L: int, R: int) -> int:

    def dfs(node, total):
        if node:
            if L <= node.val <= R:
                return total + node.val
            if L <= node.val:
                return dfs(node.left, total)
            if node.val <= R:
                return dfs(node.right, total)

    return dfs(root, 0)

Answer 2

下面是一个重现问题的最小示例：

def enclosing():
    def inner():
        total += 1

    total = 0
    inner()
    return total

enclosing()

这会引发错误：

----> 3         total += 1
      4 
      5     total = 0

UnboundLocalError: local variable 'total' referenced before assignment

这是非常正常的：Python认为，如果你在函数中的任何地方分配给一个变量，它就是局部的。因此，在内部代码中，总代码被认为是本地的，尽管您没有给它一个值，但您试图增加它，因此出现了错误。顶级函数和全局变量总共也会发生同样的情况。

该方法没有相同的问题，因为self没有为其分配任何内容，您只需更改其total属性的值。

这里的解决方案是告诉Python在封闭范围内查找total，这就是Python 3中引入的nonlocal关键字（请参见PEP 3104）：

非局部语句使列出的标识符引用最近封闭范围（不包括全局变量）中以前绑定的变量。这很重要，因为绑定的默认行为是首先搜索本地名称空间。该语句允许封装的代码将变量重新绑定到全局（模块）范围之外的局部范围之外。

与全局语句中列出的名称不同，非局部语句中列出的名称必须引用封闭范围中预先存在的绑定（不能明确确定应在其中创建新绑定的范围）。

def enclosing():
    def inner():
        nonlocal total
        total += 1

    total = 0
    inner()
    return total

enclosing()
# 1