語言特性深入探討：Python 的結構模式匹配-Python教學-PHP中文網

語言特性深入探討：Python 的結構模式匹配

Barbara Streisand

發布： 2024-10-01 12:11:30

原創

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Language Feature Deep Dive: Python

各位開發者大家好！今天，我們將深入研究 Python 的一項更新且更令人興奮的功能：結構模式匹配。此功能在 Python 3.10 中引入，為處理複雜資料結構提供了一種強大且富有表現力的方式。讓我們探討一下它的工作原理以及如何在您的專案中使用它。

什麼是結構模式匹配？

結構模式匹配是一種檢查資料結構並根據其形狀和內容執行程式碼的方法。它與其他語言中的 switch 語句類似，但功能更強大。透過模式匹配，您可以：

與資料型別相符
解構複雜的資料結構
使用通配符和 OR 模式
在模式內綁定變數

讓我們來看一些範例，看看這在實務上是如何運作的。

基本文法

模式匹配的基本語法使用 match 和 case 關鍵字：

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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在此範例中，我們將匹配不同的類型。最後一種情況中的 _ 是符合任何內容的通配符。

解構

模式匹配最強大的方面之一是它解構複雜資料結構的能力：

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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在這裡，我們正在解構字典並在過程中綁定變數。我們也使用警衛（如果年齡 >= 18）為案件添加附加條件。

或模式

您可以使用 |運算子在單一案例中指定多個模式：

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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匹配序列

模式匹配對於處理清單或元組等序列特別有用：

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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此範例展示如何匹配不同長度的序列以及如何使用 * 運算子捕獲剩餘元素。