Python模式匹配match case的实现

核心概念

当程序需要针对一个变量的多种可能值进行判断时，传统的 if ... elif ... elif ... else 结构会变得冗长且可读性较差。Python 3.10 引入了 match 语句（也称为模式匹配），它提供了一种更简洁、更直观的方式来处理多分支条件判断。

1. 基本match语句

• 功能：将一个目标（如变量）与一系列模式（case）进行比较，并执行第一个匹配成功的分支。
• 与传统if对比：
  • if 写法 (冗长):

    score = 'B'
    if score == 'A':
        print('score is A.')
    elif score == 'B':
        print('score is B.')
    elif score == 'C':
        print('score is C.')
    else:
        print('invalid score.')
    

  • match 写法 (清晰):

    score = 'B'
    match score:
        case 'A':
            print('score is A.')
        case 'B':
            print('score is B.')
        case 'C':
            print('score is C.')
        case _: # `_` 是通配符，匹配任何值
            print('invalid score.')
    

• 关键点： - case _: 必须放在最后，用于捕获所有未被前面 case 匹配的情况，类似于 else。
  • 语法结构更加规整，意图更明确。

2. 复杂匹配模式

match 的强大之处在于其灵活的匹配模式，远不止简单的相等判断。

• 带守卫条件的匹配：使用 if 在 case 内进行额外条件检查。
• 多值匹配：使用 | （或）来匹配多个值。
• 值绑定：在匹配的同时，将匹配到的值捕获到变量中。

示例：

age = 15

match age:
    case x if x < 10:         # 匹配所有小于10的值，并将其绑定到变量x
        print(f'< 10 years old: {x}')
    case 10:                  # 精确匹配单个值
        print('10 years old.')
    case 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18: # 匹配多个值
        print('11~18 years old.')
    case 19:
        print('19 years old.')
    case _:
        print('not sure.')

3. 高级应用：匹配列表（解包匹配）

match 语句可以匹配复杂的数据结构，如列表，并能进行解包操作，这使其功能非常强大。

示例：解析命令行参数

args = ['gcc', 'hello.c', 'world.c'] # 模拟用户输入的命令

match args:
    # 模式1: 列表只包含一个元素'gcc'
    case ['gcc']:
        print('gcc: missing source file(s).')

    # 模式2: 列表第一个元素是'gcc'，第二个是任意值(绑定到file1)，后面是0个或多个值(绑定到files)
    case ['gcc', file1, *files]:
        print(f'gcc compile: {file1}, {", ".join(files)}')

    # 模式3: 列表只包含一个元素'clean'
    case ['clean']:
        print('clean')

    # 默认情况
    case _:
        print('invalid command.')

• *files：这是一个通配符，它可以捕获列表中的零个或多个剩余元素。这使得匹配可变长度的列表变得非常简单。
• 工作原理：match 会按顺序尝试匹配每个 case 的模式。例如，对于 ['gcc', 'hello.c', 'world.c']，它会匹配第二个模式，并赋值 file1 = 'hello.c' 和 files = ['world.c']。

总结要点

1. 为什么使用 match：替代冗长的 if-elif-else 链，极大地提高代码的可读性和简洁性，尤其是在处理多个枚举值或复杂数据结构时。
2. 基本语法：使用 match TARGET: 和一系列 case PATTERN: 进行匹配。
3. 强大功能：
   • 精确匹配：case 'A':
   • 或匹配：case 11 | 12 | 13:
   • 守卫条件：case x if x < 10:
   • 通配符：case _: （匹配任何值）
   • 解包匹配：case ['cmd', arg1, *args]: （匹配并提取列表内容）
4. 适用场景：处理状态码、命令解析、处理JSON或嵌套数据等任何需要多分支判断的场景。

match 语句是Python现代化的重要特性，掌握它可以让你的代码更加优雅和Pythonic。

将之前的练习题 重新写一写

hight = 1.50
weight = 50.5
bmi = weight / hight ** 2
print("bmi=", bmi)

match bmi:
    case _ if bmi < 18.5:
        print("过轻")
    case _ if 18.5 <= bmi < 25:
        print("正常")
    case _ if 25 <= bmi < 28:
        print("过重")
    case _ if 28 <= bmi < 32:
        print('肥胖')
    case _:
        print("严重肥胖")

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