النطاق والدوال المجهولة (Lambdas)

أين يسكن الاسم؟

المتغيرُ اسمٌ مربوطٌ بقيمة ، لكن أين يسري ذلك الربط هو النطاق. وترسم الرياضيات هذا أيضًا: في $f(x) = x^2$، الحرفُ $x$ متغيّرٌ مؤقتٌ لا يعيش إلا داخل التعريف. وخارجه قد يعني $x$ شيئًا مختلفًا كلّيًّا. ترسم بايثون الجدرانَ نفسها حول أجسام الدوال: المتغيرُ المنشأُ داخل دالةٍ محلي ، يوجد داخل الجدران ولا يوجد في غيرها.

def my_func():
    x = 10
    print(x)  # يعمل

my_func()
# print(x)  # NameError: x is not defined

أمّا المتغيراتُ المعرَّفةُ على مستوى الوحدة فمرئيةٌ في كل ما تحتها ، إنها عامة:

counter = 0

def increment():
    global counter
    counter += 1

increment()
print(counter)  # 1

مشكلةُ global أنها تترك دالةً تعيد كتابةَ العالم من الداخل. يتغير الربطُ حيث لم يخبرك شيءٌ في الاستدعاء أنه سيتغير. فضّل إرجاع القيم على التمدد نحو global ، فالدالةُ التي ترجع دالةٌ تستطيع اختبارها والاستدلال عليها بمعزلٍ.

النطاق المتداخل و nonlocal

قد تتكدس الدوال، ويمكن لدالةٍ داخليةٍ أن تقرأ متغيرًا خارجيًّا. أمّا إعادة تعيينه فتشترط كلمةَ nonlocal ، اعترافًا بأن الاسمَ يخصّ النطاقَ المحيط:

def make_counter():
    count = 0
    def increment():
        nonlocal count
        count += 1
        return count
    return increment

counter = make_counter()
print(counter())  # 1
print(counter())  # 2

يحمل increment الداخليُّ ذاكرتَه الخاصة: كلُّ استدعاءٍ يدفع count الملتقَط. هذا هو إغلاقٌ ، دالةٌ بجيبِ حالةٍ تجرّه وراءها بعد أن تنتهي دورتُها المحيطية.

Lambda: الدالة السطرية

للدالةِ التي تتسع في سطرٍ واحدٍ اختزالٌ. تنشئ lambda دالةً صغيرةً مجهولة ، صيغةً في هيئة تعبير:

add = lambda a, b: a + b
print(add(3, 5))  # 8

إنها معادلةٌ لـ def التي تعرفها بالفعل:

def add(a, b):
    return a + b

الفرقُ فرقُ ثقل: تكتب def المراسمَ كلَّها لأيِّ شيءٍ فيه خطوات؛ وتبقى lambda سطريةً لتعبيرٍ واحدٍ، بلا توثيقٍ لاحقٍ وبلا return ، فالتعبيرُ بعد النقطتين هو قيمةُ العودة.

Lambdas مع دوال الرتبة الأعلى

تكسب الـ lambdas قوتَها حين تُسلَّم إلى دوالٍ تأخذ دالةً مدخلًا. الترتيبُ بالدرجة، وتعيينُ كل عنصرٍ، والاكتفاءُ بالعناصرِ التي تجتاز اختبارًا ، كلٌّ منها تدوينُ بناءِ المجموعاتِ في شيفرة:

students = [("Alice", 85), ("Bob", 92), ("Charlie", 78)]

# الترتيب بالدرجة (العنصر الثاني)
by_score = sorted(students, key=lambda s: s[1])
print(by_score)  # [('Charlie', 78), ('Alice', 85), ('Bob', 92)]

# Map: تطبيق دالةٍ على كل عنصرٍ — $\{2x \mid x \in \text{nums}\}$
nums = [1, 2, 3, 4]
doubled = list(map(lambda x: x * 2, nums))
# [2, 4, 6, 8]

# Filter: الاحتفاظ بما يجتاز اختبارًا — $\{x \in \text{nums} \mid x \equiv 0 \pmod{2}\}$
evens = list(filter(lambda x: x % 2 == 0, nums))
# [2, 4]

يحوّل map كلَّ عنصرٍ؛ ويمسك filter بالعناصر التي يقرّها مسندٌ؛ ويرتّب sorted وفق مفتاحٍ مختار. ثلاثُ عملياتٍ شائعةٍ على البيانات، كلٌّ يقبل دالةً صغيرةً مقبضَ تخصيص.

مثالٌ محلول: الدالةُ النظيفة

نصيحةُ الأنطاقِ ، تفضيلُ return على global ، لها هيئةٌ جاهزةٌ: سعرٌ والمعدلُ معاملٌ:

def price_with_tax(price, rate=0.2):
    return round(price * (1 + rate), 2)

price_with_tax(10.0)        # 12.0
price_with_tax(10.0, 0.08)  # 10.8

الدالةُ النظيفةُ لا تحتاجُ global: يصلُ المعدلُ معاملًا، والعالمُ الخارجيُّ باقٍ كما هو، وتُقرأ الصيغةُ ، $\text{السعر} \cdot (1 + \text{المعدل})$. كلُّ ما يحدثُ يقعُ داخلَ الجدرانِ، ويعودُ الناتجُ عبر return.

أخطاء شائعة

• استخدام global حين يكفي return. يخفي الأثرَ الجانبيَّ ويقرن الدالةَ بمحيطها.
• الإفراط في الـ lambdas. تعبيرٌ واحدٌ فقط؛ وما إن تحتاج lambda خطوتين حتى تحوّلها def.
• الخلط بين الأنطاق في الدوال المتداخلة. حين يُقرأ متغيرٌ، تتجه بايثون للخارج بحثًا عنه؛ وصيحتُا nonlocal أو global تغيّران من يحقّ له الكتابة. اقرأ هذا المنطق قبل أن تفترض الربط.
• sorted دون key يرتبُ بالعنصرِ نفسه. تُرتبُ الأزواجُ معجميًّا بعنصرِها الأولِ أولًا؛ وللترتيبِ بالثاني، تكونُ key إلزاميةً ، sorted(students, key=lambda s: s[1]).