在 Python 中，變數的範圍會影響到它在程式中的可見性以及生命週期。
主要分為兩大類：區域變數 (local variable) 和全域變數 (global variable)。
但在開始說明前，先來說明什麼是Python 的作用域 (Scope)

什麼是作用域？

在 Python 中，作用域指的是一個變數名稱有效的範圍。簡單來說，就是一個變數在程式碼中的哪些地方可以被存取。

Python 的作用域類型

Python 的作用域主要分為以下幾種：

• Local 作用域： 函數內定義的變數，只在函數內有效。
• Enclosing 作用域： 包含非局部（non-local）且非全域的變數，通常在嵌套函數中出現。
• Global 作用域： 模組層級的變數，在整個模組中都有效。
• Built-in 作用域： 包含 Python 內建的函數和名稱，例如 print()、len() 等。

作用域的查找順序

Python 在查找變數時，會按照以下順序搜尋：

1. Local 作用域： 首先在當前函數內部查找。
2. Enclosing 作用域： 如果在局部作用域找不到，則向上一層作用域查找。
3. Global 作用域： 如果在前兩層都找不到，則在全局作用域查找。
4. Built-in 作用域： 最後在內建作用域查找。

x = "global"  # 全局變數

def outer():
    y = "enclosing"  # 包含作用域變數

    def inner():
        z = "local"  # 局部變數
        print(x, y, z)  # 輸出：global enclosing local

    inner()

outer()

在上面的例子中：

• x 是全局變數，可以在任何地方訪問。
• y 是包含作用域變數，只能在 outer 函數和 inner 函數中訪問。
• z 是局部變數，只能在 inner 函數中訪問。

區域變數 (local variable)

定義： 在函數內部定義的變數稱為區域變數。
作用域： 僅在定義它的函數內有效。
生命週期： 當函數執行完畢，區域變數就會被銷毀。

def my_function():
    x = 10  # x 是區域變數
    print(x)

my_function()
# 在函數外部嘗試訪問 x 會報錯，因為 x 只在 my_function 內有效

全域變數 (global variable)

定義： 在函數外部定義的變數稱為全域變數。
作用域： 在整個程式中都有效，包括在函數內。
生命週期： 從定義開始，直到程式結束。

x = 20  # x 是全域變數

def my_function():
    print(x)  # 在函數內可以直接訪問全域變數

my_function()
print(x)

x = 10  # 全域變數

def my_function():
    y = 20  # 區域變數
    print(x)  # 可以訪問全域變數
    print(y)  # 只能在函數內訪問

my_function()
print(x)  # 可以訪問全域變數
print(y)  # 會報錯，因為 y 是區域變數，在函數外部無法訪問

在函數內修改全域變數：global 關鍵字

為什麼需要global關鍵字？
一般來說，在函數內部，我們無法直接修改函數外部定義的全域變數。
這是因為函數內部會創建一個新的命名空間，區域變數會優先於全域變數。

然而，如果我們確實需要在函數內修改全域變數，就必須使用global關鍵字來明確告訴 Python 解釋器，
我們要操作的是全域變數，而不是創建一個新的區域變數。

在函數內修改全域變數：
直接修改會產生一個新的區域變數，並不會改變全域變數的值。
要修改全域變數，需要使用global 關鍵字。

globe_x = 10

def change_global():
    global globe_x
    globe_x = 20

change_global()
print(globe_x)  # 输出 20

命名衝突： 如果區域變數和全域變數名稱相同，在函數內部會優先使用區域變數。

何時使用哪一種？

• 區域變數：
  大部分情況下，應該優先使用區域變數，因為它們有助於將變數的作用範圍限制在函數內，避免命名衝突，提高程式碼的可讀性。
• 全域變數：
  某些情況下，需要在多個函數中共享數據，可以使用全域變數。
  但過多的全域變數會使程式碼變得複雜，難以維護，因此應該謹慎使用。

小結

區域變數和全域變數是 Python 中非常重要的概念。
理解它們的作用範圍和生命週期，有助於寫出更清晰、更易於維護的程式碼。
在一般情況下，應該優先使用區域變數，並儘量避免過多地使用全域變數。

• 建議：盡量避免使用 global 關鍵字
  儘量避免使用過多全域變數，因為這會增加程式碼的耦合性，使得程式難以測試和維護。
  如果需要在多個函數中共享數據，可以考慮使用類或模組來管理這些數據。
  在函數內部修改全域變數時，一定要謹慎，因為這可能會導致意想不到的副作用。

使用 global 關鍵字會直接操作全域變數，修改後的結果會反映在程式的所有部分。

• 替代方案： 如果需要在函數之間共享數據，可以考慮使用類、模組或函數的返回值來傳遞數據，而不是直接修改全域變數。