local variable 'Q' referenced before assignment と出てしまう

Question

楕円加算について研究しています
local variable 'Q' referenced before assignmentと出てきてしまって困っています

def third_methodで初期値をbite=1ならばQ=P(=G)、bite=2ならばQ=P2=(G2)とするように組みたいと考えています

#Fp上のy-2=x^3+ax+yでの
p,a,b=11,1,2
G=(1,2)
def inv(n,p):#inv(obj)objのビット単位反転を返す
    return pow(n,p-2,p)

def div(c,w):
    return(c*inv(w,p))%p

def ec_double(A):#P=Qのとき
    if A[0]==float("infinity"):
        x=float('infinity')
        y=float('infinity')
        
    else:
        l=div(3*A[0]**2+a,2*A[1])
        if l==0:
            x=float('infinity')
            y=float('infinity')
        else:
            x=(l**2-A[0]-A[0])%p
            y=(l*(A[0]-x)-A[1])%p
    return x,y


def ec_add(A,B):
    if  A[0]==B[0] and A[1]==B[1]:
        l=div(3*A[0]**2+a,2*A[1])
        x=(l**2-A[0]-A[0])%p
        y=(l*(A[0]-x)-A[1])%p
        
    elif A[0]==B[0] and A[1]!=B[1]:
        x=float('infinity')
        y=float('infinity')
    
    elif A[0]==float('infinity'):
        x=B[0]
        y=B[1]
        
    elif B[0]==float('infinity'):
        x=A[0]
        y=A[1]
        
    else:
        l=div(B[1]-A[1],B[0]-A[0])
        x=(l**2-A[0]-B[0])%p
        y=(l*(A[0]-x)-A[1])%p
    return x,y


def ec_third(A):
    if A[0]==float('infinity'):
        x=float('infinity')
        y=float('infinity')
        
    elif A[1]==0:
        x=A[0]
        y=A[1]
        
    else:
        t=div(3*A[0]**2+a,2*A[1])
        l=div(2*A[1]-t*(3*A[0]-t**2),3*A[0]-t**2)
        if l==0:
            x=float('infinity')
            y=float('infinity')
        else:
            x=(l**2-t**2+A[0])%p
            y=(l*(2*t**2-3*A[0]-l**2)-(t*(3*A[0]-t**2)-A[1]))%p
    return x,y
 
def Base_10_to_n(X,n):
    if(int(X/n)):
        return Base_10_to_n(int(X/n),n)+str(X%n)
    return str(X%n)


def third_mathod(P,d):
    
    if Base_10_to_n(d,3)[0]==1:
        Q=P
        for bit in Base_10_to_n(d,3)[1:]:#1番目の要素から最後の要素まで取得
            Q=ec_third(Q)
            if bit =="1":
                Q=ec_add(Q,P)
            elif bit =="2":
                Q=ec_add(Q,P)
                Q=ec_add(Q,P)
                
    elif Base_10_to_n(d,3)[0]==2:
        P2=ec_double(P)
        Q=P2
        for bit in Base_10_to_n(d,3)[1:]:
            Q=ec_third(Q)
            if bit=="1":
                Q=ec_add(Q,P)
            elif bit=="2":
                Q=ec_add(Q,P)
                Q=ec_add(Q,P)
                
    return Q
            


G3=third_mathod(G,3)
print(G3)

エラーコード

UnboundLocalError                         Traceback (most recent call last)
<ipython-input-30-5fa6841430c9> in <module>
----> 1 G3=third_mathod(G,3)
      2 print(G3)

<ipython-input-29-93dfe3f2dd59> in third_mathod(P, d)
     98                 Q=ec_add(Q,P)
     99 
--> 100     return Q
    101 

UnboundLocalError: local variable 'Q' referenced before assignment

Answer 1

なぜかお二人の回答にスコープが出てきますが、スコープの問題ではありません。
pythonでは、関数に入るときに新しいフレームが作成されて、グローバル変数を受取り、ローカル変数用に辞書がコピーされます。新規にバインドされたローカル変数は、ローカル変数用の辞書に登録されますが、ローカル変数用の辞書は関数から戻るときにフレームと共に破棄されるのです。if文の中もこの条件は同じです。

このプログラムコードでは単純にelseのないif文を使って、条件がどちらも成り立たないので、Qに値がバインドされていないだけです。

解決策は関数の最初にQに何かを割当てておくか、else節でQに何かを割り当てるかです。

Comments

[A_kirisaki]

あっ！！マジだ！！！

[kyamamama]

ご回答ありがとうございます
参考にさせていただきます！

Answer 2

その関数の概形は、

def third_mathod(P,d):
    if 条件1:
        Q = P
        (以下略)
    else if 条件2:
        P2 = ...
        Q = P2
        (以下略)

    return Q

となっていますから、条件1も条件2も成立しなかった場合にQには値が割り当てられないことになります。にもかかわらず、return Qで~~(スコープ外の)~~Qの値を参照しようとしているので、件のエラーが表示されます。

Qの初期値をif文の前に設定するか、それぞれのif文の中でreturn Qとして、末尾ではreturn Noneとでも書くかしてください。

Comments

[kyamamama]

ご回答ありがとうございます
```ここに言語を入力
def third_mathod(P,d):
if Base_10_to_n(d,3)[0]==1:
Q=P
for bit in Base_10_to_n(d,3)[1:]:#1番目の要素から最後の要素まで取得
Q=ec_third(Q)
if bit =="1":
Q=ec_add(Q,P)
elif bit =="2":
Q=ec_add(Q,P)
Q=ec_add(Q,P)

return Q

elif Base_10_to_n(d,3)[0]==2:
P2=ec_double(P)
Q=P2
for bit in Base_10_to_n(d,3)[1:]:
Q=ec_third(Q)
if bit=="1":
Q=ec_add(Q,P)
elif bit=="2":
Q=ec_add(Q,P)
Q=ec_add(Q,P)
return Q

return None

G3=third_mathod(G,3)
print(G3)
```
上記のように書き直してみましたが、すべての値がNoneになってしまいました...

[Daregada]

ここは「local variable 'Q' referenced before assignmentが出る問題」を解決する質問に対する回答なので、「書いたコードが思い通りに動かない(書いた通りに動いている)問題」については、別に質問を立ててください。楕円加算に詳しい人が答えるでしょう。

[kyamamama]

ご回答ありがとうございます。その通りですね、失礼しました。
ご意見参考にさせていただきます。

Answer 3

~~ython では if 文ブロックの中で 変数のスコープが閉じていますのでその中で宣言した変数はブロックが終わると寿命が終わってしまいます。それより外で宣言された変数であれば if の中から書き換えても生き残ります。つまり Q に初期値を入れないと Q の中身がない可能性があるよ、と言っているわけです。~~単純に if の条件漏れで Q が定義されてない場合があります。なので

Q = 0

と関数の最初に書いておけば大丈夫でしょう（初期値が 0 なのかわかりませんが）。

追記：
もうちょっとよく読みました。したらば

Q = P if Base_10_to_n(d,3)[0] == 1 else ec_double(P)

と初期値は書けますね。多分もっとネストも出来ます、が、重要なのは Q に何らかの値が入っていることです。

Comments

[kyamamama]

ご回答ありがとうございます、エラーの意味がよくわかりました
初期値を同じように設置すると、エラーはなくなりました。しかし、
G１,G2,G3の値がすべて一緒になってしまいました…
実際にはそれぞれ(1,2),(10,0),(1,9)となります

```ここに言語を入力

def third_mathod(P,d):
Q = P if Base_10_to_n(d,3)[0] == 1 else ec_double(P)
for bit in Base_10_to_n(d,3)[1:]:#1番目の要素から最後の要素まで取得
Q=ec_third(Q)
if bit =="1":
Q=ec_add(Q,P)
elif bit =="2":
Q=ec_add(Q,P)
Q=ec_add(Q,P)

return Q

G1=third_mathod(G,1)
G2=third_mathod(G,2)
G3=third_mathod(G,3)
print(G1)#(10,0)
print(G2)#(10,0)
print(G3)#(10,0)
```

[A_kirisaki]

そこについては質問の範囲外になってしまうので頑張ってねとしか……。一つ一つの関数が正しい値を返しているのか確かめてください。「ユニットテスト」を書いておくのも手でしょう。複雑な計算は関数ごとにきちんとチェックしていくのがポイントです。そして自動でテストを走らせるとコードを変更したときに値が変わるふるまいをしても気がつけるので便利です。pytest というのが使えるので試してみると良いでしょう。

あとは if 文は必ず else 節をつけるようにするとかすると科学計算系は間違いが少なくなって有効です。

[kyamamama]

ご回答ありがとうございます、参考人させていただきます！