在Python编程语言中，命名空间是管理变量的关键概念。它为变量提供了一个组织结构，确保在不同的作用域内，相同名称的变量不会互相冲突。命名空间分为两类：局部命名空间（Local Scope）和全局命名空间（Global Scope）。下面将详细解释这两种命名空间，并通过实例分析它们的使用。
1. **全局命名空间（Global Scope）**
全局命名空间是在函数外部定义的变量，可以在整个程序的任何地方被访问，只要这个变量在当前执行上下文内被定义。在上面的示例中，`x = 1` 和 `fun` 函数定义在外层，它们都属于全局命名空间。全局变量可以在函数内部引用，但不能直接修改，除非使用 `global` 关键字声明。
2. **局部命名空间（Local Scope）**
局部命名空间是在函数内部定义的变量，只在其定义的函数内部可见。例如，在 `fun` 函数中，`b = 3` 和 `x = 4` 是局部变量。当函数执行完毕，这些局部变量就会被销毁。在子函数 `sub` 中，尽管它引用了全局变量 `x`，但通过 `global x` 声明后，`x` 的赋值操作就发生在全局命名空间中，而不是局部命名空间。
3. **`global` 关键字**
`global` 关键字用于在函数内部引用或修改全局变量。在 `sub` 函数中，`global x` 语句告诉Python，接下来对 `x` 的操作应该针对全局变量，而不是创建一个新的局部变量。所以，当 `x = 7` 执行时，全局的 `x` 被修改，而非局部的 `x`。
4. **`locals()` 和 `globals()` 函数**
`locals()` 返回当前作用域内的变量字典，包括函数参数、局部变量等；而 `globals()` 返回全局变量的字典。在示例中，这两个函数被用来打印出各个作用域内的变量及其值，展示了不同命名空间的区分。
5. **作用域规则**
Python遵循LEGB（Local, Enclosing, Global, Built-in）规则来查找变量：
- L（Local）：首先查找当前函数的局部作用域。
- E（Enclosing）：如果在局部作用域找不到，会搜索包含当前函数的非局部（嵌套）作用域。
- G（Global）：接着搜索全局作用域。
- B（Built-in）：查找内置（内建）函数和模块的命名空间。
6. **实例分析**
当运行 `fun(2)` 时，`fun` 函数的局部变量 `a` 被赋值为 2，`b` 被赋值为 3，然后调用 `sub(5)`。在 `sub` 函数中，`c` 被赋值为 5，`d` 被设置为 `b` 的值，即 3，同时全局变量 `x` 被设置为 7。函数结束后，`c`, `d`, `sub` 在局部作用域中消失，但全局变量 `x` 的变化保留下来。
通过上述分析，我们可以更好地理解和利用Python的命名空间机制，避免因变量冲突导致的问题，同时优化代码的可读性和维护性。在编写Python程序时，应合理地使用局部和全局变量，确保代码的清晰和高效。
