python之流程控制語句match-case詳解

更新時間：2025年03月18日 17:13:07 作者：Yant224

這篇文章主要介紹了python之流程控制語句match-case使用,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助,如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

match-case 語法詳解與實戰(zhàn)

match-case 是 Python 3.10+ 引入的模式匹配語法，可替代傳統(tǒng)的 if-elif-else 鏈，支持復雜數(shù)據(jù)解構和條件組合。

以下是 6 個核心使用場景與代碼案例：

一、基礎值匹配（類似 switch-case）

# 匹配 HTTP 狀態(tài)碼
status_code = 418

match status_code:
    case 200:
        print("? Success")
    case 301 | 302 | 307:
        print("?? Redirect")
    case 400 | 401 | 403:
        print("? Client Error")
    case 500:
        print("?? Server Error")
    case _:
        print(f"Unknown status: {status_code}")
        
輸出：Unknown status: 418

二、數(shù)據(jù)結構解構匹配

場景1：列表解構

def parse_command(cmd: list):
    match cmd:
        case ["start", *args]:
            print(f"?? 啟動服務，參數(shù): {args}")
        case ["stop", service_name]:
            print(f"?? 停止服務: {service_name}")
        case ["restart"]:
            print("?? 重啟服務")
        case _:
            print("?? 無效指令")

parse_command(["start", "--port=8080"])  # ?? 啟動服務，參數(shù): ['--port=8080']
parse_command(["stop", "nginx"])         # ?? 停止服務: nginx

場景2：字典解構

user_data = {
    "name": "John",
    "age": 25,
    "address": {"city": "New York", "zip": "10001"}
}

match user_data:
    case {"name": str(name), "age": int(age), "address": {"city": city}}:
        print(f"?? {name} ({age}歲) 來自 {city}")
    case {"name": _, "age": int(age)} if age < 0:
        print("? 年齡不能為負數(shù)")
    case _:
        print("? 數(shù)據(jù)格式錯誤")

# 輸出：?? John (25歲) 來自 New York

三、類實例模式匹配

class Vector:
    def __init__(self, x, y, z=0):
        self.x = x
        self.y = y
        self.z = z

def analyze_vector(vec):
    match vec:
        case Vector(0, 0, 0):
            print("? 零向量")
        case Vector(x=0, y=0):
            print("?? Z軸向量")
        case Vector(x, y, z) if x == y == z:
            print("?? 立方體對角線")
        case Vector(_, _, z) if z != 0:
            print(f"?? 三維向量 (Z={z})")
        case _:
            print("?? 普通二維向量")

analyze_vector(Vector(0, 0, 0))   # ? 零向量
analyze_vector(Vector(2, 2, 2))   # ?? 立方體對角線

四、帶守衛(wèi)條件的高級匹配

def process_transaction(tx):
    match tx:
        case {"type": "deposit", "amount": amt} if amt > 0:
            print(f"?? 存入 {amt} 元")
        case {"type": "withdraw", "amount": amt, "balance": bal} if amt <= bal:
            print(f"?? 取出 {amt} 元")
        case {"type": "withdraw", "amount": amt}:
            print(f"? 余額不足，嘗試取出 {amt} 元")
        case {"type": _}:
            print("? 無效交易類型")

process_transaction({"type": "withdraw", "amount": 500, "balance": 1000})
# 輸出：?? 取出 500 元

五、類型驗證與組合匹配

def handle_data(data):
    match data:
        case int(n) if n % 2 == 0:
            print(f"?? 偶數(shù): {n}")
        case float(f) if f > 100.0:
            print(f"?? 大額浮點數(shù): {f:.2f}")
        case str(s) if len(s) > 50:
            print("?? 長文本（已截斷）:", s[:50] + "...")
        case list([int(x), *rest]):
            print(f"?? 整數(shù)列表，首元素: {x}, 長度: {len(rest)+1}")
        case _:
            print("? 未知數(shù)據(jù)類型")

handle_data(42)            # ?? 偶數(shù): 42
handle_data([10, 20, 30])  # ?? 整數(shù)列表，首元素: 10, 長度: 3

六、協(xié)議解析實戰(zhàn)案例

def parse_packet(packet: bytes):
    match packet:
        case b'\x08\x00' | b'\x08\x01':
            print("?? ICMP 數(shù)據(jù)包")
        case b'\x45' + payload:
            print(f"?? IPv4 數(shù)據(jù)包，載荷長度: {len(payload)}")
        case [version, _, *rest] if version >> 4 == 6:
            print("?? IPv6 數(shù)據(jù)包")
        case _:
            print("? 未知協(xié)議")

parse_packet(b'\x45\x00\x00\x1c\x00\x01\x00\x00\x40')  # ?? IPv4 數(shù)據(jù)包...

使用注意事項：

版本要求：僅支持 Python 3.10+
匹配順序：按代碼順序執(zhí)行，首個匹配成功即終止
通配符 _：必須放在最后，匹配所有未處理情況
性能優(yōu)化：復雜模式匹配可能影響性能，避免深層嵌套

與傳統(tǒng)寫法對比：

場景 match-case 寫法 if-elif 傳統(tǒng)寫法
多條件值匹配使用運算符簡潔組合需要重復 or 連接條件
字典嵌套解構直接提取多級字段多層 get( ) 檢查和類型驗證
類屬性檢查直接匹配對象屬性需要 isinstance() 和屬性訪問
組合條件 case + if 守衛(wèi)條件需要復雜布爾表達式
通過合理使用 match-case，可以使代碼更簡潔易讀，特別適用于：協(xié)議解析、API響應處理、復雜業(yè)務規(guī)則判斷等場景。建議搭配類型提示(Type Hints)使用效果更佳！