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Dmitry
Asked:2022-03-13 16:44:05 +0000 UTC2022-03-13 16:44:05 +0000 UTC

Python 3.10 中的匹配案例构造

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2021 年 10 月 4 日，Python 3.10 发布。match-case在其他更新中，使用称为结构模式匹配的构造的能力或pattern matching

如何使用这个设计？

对于早期版本的 Python，请参阅此 ruSO 答案中的实现（类似于 switch-case 构造）。

python

1 个回答

  1. Best Answer

    Python 3.10 引入了模式匹配

    本资料是文章《如何在 Python 中使用结构模式匹配》的翻译

    Python 3.10 的新版本引入case/match了负责在语言中实现模式匹配语法的运算符。

    尽管 Python 简单且受欢迎，但与其他语言不同，它没有单独的流控制形式——一种获取值并优雅地将其与许多可能条件之一匹配的方法。在 C 和 C++ 中，这个特性是由结构实现的switch/case，而在 Rust 中，它被称为模式匹配。

    到目前为止，除了使用构造if/elif/else和字典查找之外，在 Python 中还没有优雅的方法来做到这一点。这两种方法都有效，但由于它们的体积庞大，它们可能使代码更难阅读。

    多年来，已经多次尝试switch/case在 Python 中包含类型语法，但都失败了。这是结构模式匹配的第一个实现，目前仅在开发人员版本中可用。（请注意，从 version 开始，每个人都可以使用该实现python 3.10）

    Python中的模式匹配简介

    结构模式匹配引入了一个match/case与switch/case. 操作员根据一个或多个模式检查对象，如果找到匹配项，则执行操作。

    match command:
    case "quit":
        quit()
    case "reset":
        reset()
    case unknown_command:
        print (f"Unknown command'{unknown_command}'")

    每个表达式case后跟一个要匹配的模式。在这个例子中，字符串与操作符从上到下匹配，如果找到这样的匹配，则执行操作符。也可以捕获全部或部分匹配并重新使用它。在我们的示例中，在模式匹配的情况下，unknown_command我们在 f-string中重用了它。

    变量匹配与模式匹配

    如果要将值映射到常量，则应将常量称为类的字段：

    class Command:
    QUIT = 0
    RESET = 1

command = 0

match command:
    case Command.QUIT:
        quit()
    case Command.RESET:
        reset()

    如果您尝试在不求助于课程的情况下做到这一点，如下所示：

    QUIT = 0
RESET = 1

command = 0
match command:
    case QUIT:
        quit()
    case RESET:
        reset()

    获取与名称不属于已知模式相关的错误响应：

    名称捕获“退出”使剩余模式无法访问

    使用模式匹配匹配多个元素

    模式匹配不仅用作字典查找的替代品。它用于描述您想要匹配的内容的结构。因此，您可以根据要匹配的项目数或它们的组合来执行匹配。

    这是一个更复杂的例子。在这里，用户输入一个命令，可能后跟一个文件名：

    command = input()
match command.split():
    case ["quit"]:
        quit()
    case ["load", filename]:
        load_from(filename)
    case ["save", filename]:
        save_to(filename)
    case _:
        print (f"Command '{command}' not understood")

    让我们按顺序查看案例选项：

    • case [’quit’]:检查我们匹配的内容是否仅与列表与’quit’将输入拆分后获得的元素匹配split()。
    • case [’load’, filename]:检查第一个分隔元素是否为字符串’load’，以及它后面是否跟着第二个字符串。如果有第二行，则将第二行存储在变量中filename并用于进一步的工作。以同样的方式检查case [«save», filename]:。
    • case _:这是通配符匹配。如果在该点之前没有发生其他匹配，则发生匹配。请注意，下划线字符 ( _) 不与任何内容相关联，在这种情况下，下划线用作命令的信号，match即所讨论的大小写是通配符。（这就是我们在块体中引用命令变量的原因case，因为没有捕获任何内容。）

    结构模式匹配中的模式

    模板可以是简单的值，也可以包含更复杂的匹配逻辑。

    这里有些例子：

    • case ’a’:匹配单个值’a’。
    • case [’a’,’b’]:映射到一个集合（collection） [’a’,’b’]。
    • case [’a’, value1]:映射到具有两个值的集合，并将第二个值放入变量value1中。
    • case [’a’, *values]:映射到至少有一个值的集合。剩余值（如果有）存储在values. 请注意，每个模板只能包含一个带有星号的元素。
    • case (’a’|’b’|’c’):运算符or，也称为|，可用于在单个案例块中处理多个调用。这里我们匹配’a’, ’b’, 或’c’。
    • case (’a’|’b’|’c’) as letter:和上面一样，只是我们现在把对应的元素放在letter.
    • case [’a’, value] if ...:只有当表达式为真时，该变量才被绑定。我们要绑定的变量可以在.... 例如，如果我们使用if value in valid_values，那么case只有在捕获的值实际上在valid_values.
    • case [’z’, _]:将匹配任何以 . 开头的元素集合’z’。

    使用模式匹配与对象匹配

    Python 中最先进的模式匹配功能是能够匹配具有特定属性的对象。考虑一个我们正在使用的应用程序media_object。我们想将此对象转换为文件.jpg并从函数中返回。

    match media_object:
    case Image(type="jpg"):
        # Return as-is
        return media_object
    case Image(type="png") | Image(type="gif"):
        return render_as(media_object, "jpg")
    case Video():
        raise ValueError("Can't extract frames from video yet")
    case other_type:
        raise Exception(f"Media type {media_object} can't be handled yet")

    在上面的每一个中case，我们都在寻找某种类型的对象，有时具有某些属性。Image在第一种情况下，我们正在寻找type属性为的对象的匹配项’jpg’。如果 type 匹配，则第二case个匹配’png’or ’gif’。在第三case个中，检查对象是否符合 type Video，而属性没有值。在最后一种情况下，我们得到了之前没有选择的所有内容。

    您还可以使用对象匹配进行捕获：

    match media_object:
    case Image(type=media_type):
        print (f"Image of type {media_type}")

    有效使用模式匹配

    使用match/casePython 的关键是编写描述您想要使用的结构的模板。简单的常量测试很好，但如果这就是你所做的一切，最好只做一个字典查找。Python 中结构模式匹配的真正价值在于能够匹配对象的模式，而不仅仅是任何一个对象，甚至是它们的集合。

    要记住的另一个重要细节是映射的写入顺序。您首先检查的匹配将影响您的整体匹配的有效性和准确性。首先放置最具体的比较，最后放置最一般的比较。

    最终，如果您有一个可以通过if/elif/else或字典查找解决的问题，那么请使用它们而不是match/case. 模式匹配很强大，但不是通用的。在最有意义的时候使用它。

    您可以在此处阅读有关 Python (PEP 622) 中的模式匹配文档的更多信息。

    原创文章。

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