最近发布的 Python 3.10 中的 Match-Case 其实没有那么简单

Posted 2021-12-06 Python学习与数据挖掘

最近发布的 Python 3.10 的所有主要新特性中最重要就是 Match-Case 语法。

有些人仍然认为 Python 不需要“switch-case”语法。 甚至 Guido 本人也不支持在 Python 中添加这种语法。但是，为什么它仍然在这个新版本中发布？ 在我看来，原因可以从名称中找到，它被称为“match case”而不是像大多数编程语言那样的“switch case”。

在本文中，我将使用 7 个示例来演示新语法的灵活性和“pythonic”，希望它能帮助你更容易理解它。如果你对 Python 3.10 中的其他功能感兴趣，可以查看之前的文章。喜欢本文点赞支持，欢迎文末加群畅聊。

1. 基础

在任何花哨的东西之前，让我们从这种新语法的基本用例开始。假设我们正在编写一些代码来将 HTTP 状态代码转换为错误消息，我们可以使用 match-case 语法如下：

事实上，对于这个特定的例子，match-case 没有比 if-else 语法带来任何好处，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"

如果它只能做这样的事情，我认为它不会被添加。 让我们继续用更多的例子来看看它可以有多大的灵活性。

2. 默认情况

它的意思是类似于大多数其他语言中的 switch-case 语法，因此它必须具有“默认情况”。 当没有定义的 case 可以匹配时，将执行“default case”中的代码。

Python以其风格实现了这一要求。 它使用代表匿名变量的下划线“_”。 基本原理是匿名变量可以“匹配”任何东西。
让我们看看下面的例子。

在上面的代码中，我们添加了默认情况并显示“其他错误”。

3. 合并案例
如果有时我们有多个案例需要合并怎么办？ 换句话说，这些是不同的情况，但我们处理它们的方式应该是相同的。

在 Python 中，我们可以使用管道“|” 将这些案例合并为一个案例。 它也被视为“或”关系。

在上面的代码中，我们将 401 和 403 错误都视为身份验证问题，因此我们可以将它们组合到匹配案例中。

4. 列表中的通配符

更有趣的事情来了。 假设我们正在使用 match-case 语法编写告警逻辑。它接受一个列表作为参数。 第一个元素是时间。 比如有“早上”、“下午”和“晚上”，第二个元素是我们需要做的动作。

但是，我们可能希望告警提醒我们同时做多件事。 因此，我们希望在列表中传递多个动作，以便告警可以提醒我们将所有动作一一执行。
这是实现这种要求的代码。

在这个例子中，我们只有两种情况。 第一种情况不需要过多解释，因为它只是试图匹配单一动作的情况。 在第二种情况下，我们在变量“actions”前面放了一个星号，这样它就可以匹配列表中的一个或多个动作！

5. 子模式

有时，我们可能希望在模式中包含模式。 具体来说，我们希望匹配案例将流分类为特定的“案例”。 但是，在该模式中，我们想要添加更多限制。

还记得我们已经定义了一天中的“时间”必须是“早上”、“下午”或“晚上”吗？ 让我们将此限制添加到匹配案例代码中。 如果“时间”与这 3 项中的一项不匹配，则告诉用户该时间无效。

在上面的代码中，它表明我们可以使用一对括号将我们想要匹配的“模式”括起来，并使用管道来分隔这些模式。
如果它不匹配给定的 3 个“时间”之一，则将执行默认情况。

为什么那里有一个问号？ 我故意添加它是因为我想强调解决方案。 通常，匹配子模式之一然后引用它完全匹配的模式并不容易。 但是，我们可以在 Python 中拥有这个“参考”。

让我们添加一个“as”关键字，后跟一个变量，这个变量将作为引用。

6. 条件模式

我们需要让这个告警更加“智能”。 到了晚上，让我们显示一些消息来感谢用户完成一天的工作。因此，我们在上面的代码中又添加了一个 case 来只匹配“evening”。

让我们让这个警报更加智能，以鼓励用户“工作与生活平衡”。 因此，当用户晚上想工作或学习时，闹钟会建议用户休息一下。

7. 匹配对象

到目前为止，我们已经探索了很多， 我猜你可能有这样的感觉，它是“match-case”而不是“switch-case”，因为“pattern”永远是关键。

让我们有一个更复杂的例子。 是的，让我们使用 match-case 来匹配一个对象。

我编一个简单的用例。 创建了一个名为“Direction”的类，用于保持水平（东或西）和垂直（北或南）轴上的方向。

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

现在，我们要使用 match-case 语法来匹配来自此类的实例并根据属性显示一条消息。

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')

然后，让我们从类中创建一些对象进行测试。

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

结果表明，match-case 可以根据这些对象的属性轻松匹配这些对象！

总结

在本文中，我介绍了 Python 3.10 中引入的新语法“match-case”，以及它是多么灵活和强大。我相信掌握这种新语法将有助于我们在可读性方面编写更好的代码。

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