深入理解最新Python中的Match Case

有些人仍然認為 Python 不需要“switch-case”語法。 甚至 Guido 本人也不支持在 Python 中添加這種語法。但是，為什麼它仍然在這個新版本中發佈？ 在我看來，原因可以從名稱中找到，它被稱為“match case”而不是像大多數編程語言那樣的“switch case”。

在本文中，我將使用 7 個示例來演示新語法的靈活性和“pythonic”，希望它能幫助你更容易理解它。如果你對 Python 3.10 中的其他功能感興趣，可以查看之前的文章。喜歡本文點贊支持，歡迎文末加群暢聊。

1. 基礎

在任何花哨的東西之前，讓我們從這種新語法的基本用例開始。假設我們正在編寫一些代碼來將 HTTP 狀態代碼轉換為錯誤消息，我們可以使用 match-case 語法如下：

事實上，對於這個特定的例子，match-case 沒有比 if-else 語法帶來任何好處，如下所示。

def http_error(status):
    if status == 400:
        return "Bad request"
    elif status == 401:
        return "Unauthorized"
    elif status == 403:
        return "Forbidden"
    elif status == 404:
        return "Not found"
    else:
        return "Unknown status code"

如果它隻能做這樣的事情，我認為它不會被添加。 讓我們繼續用更多的例子來看看它可以有多大的靈活性。

2. 默認情況

它的意思是類似於大多數其他語言中的 switch-case 語法，因此它必須具有“默認情況”。 當沒有定義的 case 可以匹配時，將執行“default case”中的代碼。

Python以其風格實現瞭這一要求。 它使用代表匿名變量的下劃線“_”。 基本原理是匿名變量可以“匹配”任何東西。
讓我們看看下面的例子。

在上面的代碼中，我們添加瞭默認情況並顯示“其他錯誤”。

3. 合並案例

如果有時我們有多個案例需要合並怎麼辦？ 換句話說，這些是不同的情況，但我們處理它們的方式應該是相同的。

在 Python 中，我們可以使用管道“|” 將這些案例合並為一個案例。 它也被視為“或”關系。

在上面的代碼中，我們將 401 和 403 錯誤都視為身份驗證問題，因此我們可以將它們組合到匹配案例中。

4. 列表中的通配符

更有趣的事情來瞭。 假設我們正在使用 match-case 語法編寫告警邏輯。它接受一個列表作為參數。 第一個元素是時間。 比如有“早上”、“下午”和“晚上”，第二個元素是我們需要做的動作。

但是，我們可能希望告警提醒我們同時做多件事。 因此，我們希望在列表中傳遞多個動作，以便告警可以提醒我們將所有動作一一執行。
這是實現這種要求的代碼。

在這個例子中，我們隻有兩種情況。 第一種情況不需要過多解釋，因為它隻是試圖匹配單一動作的情況。 在第二種情況下，我們在變量“actions”前面放瞭一個星號，這樣它就可以匹配列表中的一個或多個動作！

5. 子模式

有時，我們可能希望在模式中包含模式。 具體來說，我們希望匹配案例將流分類為特定的“案例”。 但是，在該模式中，我們想要添加更多限制。

還記得我們已經定義瞭一天中的“時間”必須是“早上”、“下午”或“晚上”嗎？ 讓我們將此限制添加到匹配案例代碼中。 如果“時間”與這 3 項中的一項不匹配，則告訴用戶該時間無效。

在上面的代碼中，它表明我們可以使用一對括號將我們想要匹配的“模式”括起來，並使用管道來分隔這些模式。
如果它不匹配給定的 3 個“時間”之一，則將執行默認情況。

為什麼那裡有一個問號？ 我故意添加它是因為我想強調解決方案。 通常，匹配子模式之一然後引用它完全匹配的模式並不容易。 但是，我們可以在 Python 中擁有這個“參考”。

讓我們添加一個“as”關鍵字，後跟一個變量，這個變量將作為引用。

6. 條件模式

我們需要讓這個告警更加“智能”。 到瞭晚上，讓我們顯示一些消息來感謝用戶完成一天的工作。因此，我們在上面的代碼中又添加瞭一個 case 來隻匹配“evening”。

讓我們讓這個警報更加智能，以鼓勵用戶“工作與生活平衡”。 因此，當用戶晚上想工作或學習時，鬧鐘會建議用戶休息一下。

7. 匹配對象

到目前為止，我們已經探索瞭很多， 我猜你可能有這樣的感覺，它是“match-case”而不是“switch-case”，因為“pattern”永遠是關鍵。

讓我們有一個更復雜的例子。 是的，讓我們使用 match-case 來匹配一個對象。

我編一個簡單的用例。 創建瞭一個名為“Direction”的類，用於保持水平（東或西）和垂直（北或南）軸上的方向。

class Direction:
    def __init__(self, horizontal=None, vertical=None):
        self.horizontal = horizontal
        self.vertical = vertical

現在，我們要使用 match-case 語法來匹配來自此類的實例並根據屬性顯示一條消息。

def direction(loc):
    match loc:
        case Direction(horizontal='east', vertical='north'):
            print('You towards northeast')
        case Direction(horizontal='east', vertical='south'):
            print('You towards southeast')
        case Direction(horizontal='west', vertical='north'):
            print('You towards northwest')
        case Direction(horizontal='west', vertical='south'):
            print('You towards southwest')
        case Direction(horizontal=None):
            print(f'You towards {loc.vertical}')
        case Direction(vertical=None):
            print(f'You towards {loc.horizontal}')
        case _:
            print('Invalid Direction')

然後，讓我們從類中創建一些對象進行測試。

d1 = Direction('east', 'south')
d2 = Direction(vertical='north')
d3 = Direction('centre', 'centre')

結果表明，match-case 可以根據這些對象的屬性輕松匹配這些對象！

總結

在本文中，我介紹瞭 Python 3.10 中引入的新語法“match-case”，以及它是多麼靈活和強大。我相信掌握這種新語法將有助於我們在可讀性方面編寫更好的代碼。

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