言語機能の詳細: Python の構造パターンマッチング-Python チュートリアル-php.cn

言語機能の詳細: Python の構造パターンマッチング

Barbara Streisand

リリース： 2024-10-01 12:11:30

オリジナル

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Language Feature Deep Dive: Python

開発者の皆さん、こんにちは。今日は、Python の新しくてエキサイティングな機能の 1 つである構造パターンマッチングについて詳しく説明します。 Python 3.10 で導入されたこの機能は、複雑なデータ構造を操作する強力かつ表現力豊かな方法をもたらします。それがどのように機能するのか、そしてプロジェクトでどのように使用できるのかを見てみましょう。

構造パターンマッチングとは何ですか?

構造パターンマッチングは、データ構造を検査し、その形状と内容に基づいてコードを実行する方法です。これは他の言語の switch ステートメントに似ていますが、より強力です。パターンマッチングを使用すると、次のことが可能になります。

データ型との照合
複雑なデータ構造を構造化する
ワイルドカードと OR パターンを使用する
パターン内の変数をバインドする

これが実際にどのように機能するかをいくつかの例で見てみましょう。

基本的な構文

パターンマッチングの基本構文では、match キーワードと case キーワードを使用します。

def describe_type(data):
    match data:
        case int():
            return "It's an integer"
        case str():
            return "It's a string"
        case list():
            return "It's a list"
        case _:
            return "It's something else"

print(describe_type(42))        # Output: It's an integer
print(describe_type("Hello"))   # Output: It's a string
print(describe_type([1, 2, 3])) # Output: It's a list
print(describe_type({1, 2, 3})) # Output: It's something else

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この例では、さまざまなタイプと照合しています。最後のケースの _ は、何にでも一致するワイルドカードです。

解体中

パターンマッチングの最も強力な側面の 1 つは、複雑なデータ構造を構造化できることです。

def process_user(user):
    match user:
        case {"name": str(name), "age": int(age)} if age >= 18:
            return f"{name} is an adult"
        case {"name": str(name), "age": int(age)}:
            return f"{name} is a minor"
        case _:
            return "Invalid user data"

print(process_user({"name": "Alice", "age": 30}))  # Output: Alice is an adult
print(process_user({"name": "Bob", "age": 15}))    # Output: Bob is a minor
print(process_user({"name": "Charlie"}))           # Output: Invalid user data

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ここでは、辞書を構造化し、その過程で変数をバインドしています。また、ケースに追加の条件を追加するためにガード (年齢 >= 18 の場合) も使用しています。

OR パターン

| を使用できます。単一のケースで複数のパターンを指定する演算子:

def classify_number(num):
    match num:
        case 0 | 1 | 2:
            return "Small number"
        case int(x) if x > 1000:
            return "Big number"
        case int():
            return "Medium number"
        case _:
            return "Not a number"

print(classify_number(1))       # Output: Small number
print(classify_number(500))     # Output: Medium number
print(classify_number(1001))    # Output: Big number
print(classify_number("hello")) # Output: Not a number

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一致するシーケンス

パターンマッチングは、リストやタプルなどのシーケンスを操作する場合に特に便利です。

def analyze_sequence(seq):
    match seq:
        case []:
            return "Empty sequence"
        case [x]:
            return f"Single-element sequence: {x}"
        case [x, y]:
            return f"Two-element sequence: {x} and {y}"
        case [x, *rest]:
            return f"Sequence starting with {x}, followed by {len(rest)} more elements"

print(analyze_sequence([]))           # Output: Empty sequence
print(analyze_sequence([1]))          # Output: Single-element sequence: 1
print(analyze_sequence([1, 2]))       # Output: Two-element sequence: 1 and 2
print(analyze_sequence([1, 2, 3, 4])) # Output: Sequence starting with 1, followed by 3 more elements

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この例では、異なる長さのシーケンスと照合する方法と、* 演算子を使用して残りの要素をキャプチャする方法を示します。