在 Python 3.10 之前，我們沒有任何內(nèi)置的方式來使用結(jié)構(gòu)模式匹配，在其他編程語言中稱為 switch-case。 從 Python 3.10 版本開始，我們不能使用 match ... case 語句來模擬 switch ... case 語句。

本篇文章介紹結(jié)構(gòu)模式匹配及其在 Python 中的重要性。 它還使用不同的模式來演示如何使用 match … case 語句。

結(jié)構(gòu)模式匹配簡介及其重要性

截至 2021 年初，我們無法在低于或等于 3.9 的已發(fā)布 Python 版本中使用 match 關(guān)鍵字。 那時(shí)，我們習(xí)慣于使用字典或嵌套的 if/elif/else 語句來模擬 switch ... case。

但是，Python 3.10 引入了一個(gè)新特性，稱為結(jié)構(gòu)模式匹配（match ... case 語句）。 它相當(dāng)于我們在 Java、C++ 和許多其他編程語言中使用的 switch ... case 語句。

這一新功能使我們能夠編寫簡單、易于閱讀且最不容易出錯(cuò)的流程控制語句。

在 Python 中使用結(jié)構(gòu)模式匹配

結(jié)構(gòu)模式匹配用作 switch … case 語句，比這更強(qiáng)大。 如何？ 讓我們探索下面的一些示例，以了解它們在不同情況下的用途。

match … case 語句的基本使用

示例代碼：

colour = "blue"
match colour:
    case "green":
        print("The specified colour is green")
    case "white":
        print("Wow, you've picked white")
    case "green":
        print("Great, you are going with green colour")
    case "blue":
        print("Blue like sky...")

輸出:

Blue like sky...

在這里，我們首先有一個(gè)包含藍(lán)色的可變顏色。 然后，我們使用 match 關(guān)鍵字，它將顏色變量的值與各種指定的案例進(jìn)行匹配，其中每個(gè)案例都以 case 關(guān)鍵字開頭，后跟我們要比較或檢查的模式。

模式可以是以下之一：

• 文本模式
• 捕獲模式
• 通配符模式
• 定值模式
• 序列模式
• 映射模式
• 類模式
• 或模式
• walrus 模式

match ... case 語句只運(yùn)行第一個(gè)匹配的 case 下的代碼。

如果沒有匹配到 case 怎么辦？ 用戶將如何知道它？ 為此，我們可以有一個(gè)默認(rèn)情況，如下所示。

示例代碼：

colour = "yellow"
match colour:
    case "green":
        print("The specified colour is green")
    case "white":
        print("Wow, you've picked white")
    case "green":
        print("Great, you are going with green colour")
    case "blue":
        print("Blue like sky...")
    case other:
        print("No match found!")

輸出:

No match found!

使用 match … case 來檢測和解構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

示例代碼：

student = {
     "name": {"first": "Mehvish", "last": "Ashiq"},
     "section": "B"
}
match student:
    case {"name": {"first": firstname}}:
        print(firstname)

輸出:

Mehvish

在上面的示例中，結(jié)構(gòu)模式匹配在以下兩行代碼中起作用：

match student:
    case {"name": {"first": firstname}}:

我們使用 match … case 語句通過從學(xué)生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中提取學(xué)生的名字來找到它。 在這里，student 是一個(gè)包含學(xué)生信息的字典。

案例行指定我們的模式來匹配學(xué)生。 考慮到上面的例子，我們尋找一個(gè)帶有“name”鍵的字典，其值為一個(gè)新字典。

這個(gè)嵌套字典包含一個(gè)“first”鍵，其值綁定到 firstname 變量。 最后，我們使用 firstname 變量來打印值。

如果您更深入地觀察它，我們已經(jīng)了解了這里的映射模式。 如何？ 映射模式看起來像 {"student": s, "emails": [*es]}，它匹配映射與至少一組指定的鍵。

如果所有子模式都匹配它們對應(yīng)的值，那么它將在與鍵對應(yīng)的值匹配期間綁定任何子模式綁定。 如果我們想要允許捕獲額外的項(xiàng)目，我們可以在模式的末尾添加 **rest。

使用 match … case 與捕獲模式和序列模式

示例代碼：

def sum_list_of_numbers(numbers):
    match numbers:
        case []:
            return 0
        case [first, *rest]:
            return first + sum_list_of_numbers(rest)
sum_list_of_numbers([1,2,3,4])

輸出:

10

這里，我們使用遞歸函數(shù)，使用捕獲模式捕獲到指定模式的匹配，并綁定到名字上。

在此代碼示例中，如果第一種情況與空列表匹配，則第一種情況返回 0 作為總和。 第二種情況使用帶有兩個(gè)捕獲模式的序列模式來匹配列表與多個(gè)項(xiàng)目/元素之一。

在這里，列表中的第一項(xiàng)被捕獲并綁定到名字，而第二個(gè)捕獲模式 *rest 使用解包語法來匹配任意數(shù)量的項(xiàng)目/元素。

%> 請注意 ，其余部分綁定到包含數(shù)字的所有項(xiàng)目/元素的列表，不包括第一個(gè)。 為了獲得輸出，我們通過傳遞上面給出的數(shù)字列表來調(diào)用 sum_list_of_numbers() 函數(shù)。

使用 match … case 和通配符模式

示例代碼：

def sum_list_of_numbers(numbers):
    match numbers:
        case []:
            return 0
        case [first, *rest]:
            return first + sum_list_of_numbers(rest)
        case _:
            incorrect_type = numbers.__class__.__name__
            raise ValueError(f"Incorrect Values. We Can only Add lists of numbers,not {incorrect_type!r}")
sum_list_of_numbers({'1':'2','3':'4'})

輸出:

ValueError: Incorrect Values. We Can only Add lists of numbers, not 'dict'

我們在學(xué)習(xí) match ... case 語句的基本用法時(shí)學(xué)習(xí)了使用通配符模式的概念，但沒有在那里介紹通配符模式術(shù)語。 想象一下前兩種情況不匹配的情況，我們需要一個(gè) catchall 模式作為我們的最終情況。

例如，如果我們得到任何其他類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而不是列表，我們希望引發(fā)錯(cuò)誤。 在這里，我們可以使用 _ 作為通配符模式，它將匹配任何內(nèi)容而不綁定到名稱。 我們在最后一個(gè)案例中添加錯(cuò)誤處理以通知用戶。

你怎么說？ 我們的模式適合搭配嗎？ 讓我們通過傳遞字符串值列表來調(diào)用 sum_list_of_numbers() 函數(shù)來測試它，如下所示：

sum_list_of_numbers(['1','2','3','4'])

它將產(chǎn)生以下錯(cuò)誤：

TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

因此，我們可以說該模式仍然不夠萬無一失。 為什么？ 因?yàn)槲覀儗⒘斜眍愋蛿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)傳遞給 sum_list_of_numbers() 函數(shù)，但具有字符串類型值，而不是我們預(yù)期的 int 類型。

請參閱以下部分以了解如何解決它。

在類模式中使用 match … case

示例代碼：

def sum_list_of_numbers(numbers):
    match numbers:
        case []:
            return 0
        case [int(first), *rest]:
            return first + sum_list_of_numbers(rest)
        case _:
            raise ValueError(f"Incorrect values! We can only add lists of numbers")
sum_list_of_numbers(['1','2','3','4'])

輸出:

ValueError: Incorrect values! We can only add lists of numbers

基本情況（第一種情況）返回 0； 因此，求和僅適用于我們可以用數(shù)字相加的類型。 請注意，Python 不知道如何添加文本字符串和數(shù)字。

所以，我們可以使用類模式來限制我們的模式只匹配整數(shù)。 類模式類似于映射模式，但匹配屬性而不是鍵。

使用 match … case 和 OR 模式

示例代碼：

def sum_list_of_numbers(numbers):
    match numbers:
        case []:
            return 0
        case [int(first) | float(first), *rest]:
            return first + sum_list_of_numbers(rest)
        case _:
            raise ValueError(f"Incorrect values! We can only add lists of numbers")

假設(shè)我們想讓 sum_list_of_numbers() 函數(shù)用于值列表，無論是 int 類型還是 float 類型的值。 我們使用用豎線符號 (|) 表示的 OR 模式。

如果指定列表包含 int 或 float 類型值以外的值，則上述代碼必須引發(fā) ValueError。 讓我們考慮以下所有三種情況進(jìn)行測試。

測試 1：傳遞具有 int 類型值的列表：

sum_list_of_numbers([1,2,3,4]) #output is 10

測試 2：傳遞具有 float 類型值的列表：

sum_list_of_numbers([1.0,2.0,3.0,4.0]) #output is 10.0

測試 3：傳遞具有除 int 和 float 類型之外的任何其他類型的列表：

sum_list_of_numbers(['1','2','3','4'])
#output is ValueError: Incorrect values! We can only add lists of numbers

如您所見，由于使用了 OR 模式，sum_list_of_numbers() 函數(shù)適用于 int 和 float 類型的值。

將 match … case 與文字模式一起使用

示例代碼：

def say_hello(name):
    match name:
        case "Mehvish":
            print(f"Hi, {name}!")
        case _:
            print("Howdy, stranger!")
say_hello("Mehvish")

輸出:

Hi, Mehvish!

此示例使用與文字對象匹配的文字模式，例如，顯式數(shù)字或字符串，正如我們在學(xué)習(xí) match ... case 語句的基本用法時(shí)所做的那樣。

它是最基本的模式類型，讓我們模擬一個(gè)類似于 Java、C++ 和其他編程語言的 switch ... case 語句。 您可以訪問此頁面以了解所有模式。

到此這篇關(guān)于Python 中的結(jié)構(gòu)模式匹配的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python結(jié)構(gòu)模式匹配內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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