第 21 期:match case——Python 版 switch 语句

📝 预计阅读时间：25 分钟 | 难度：⭐⭐⭐☆☆

🎯 学习目标

完成本课后，你将能够：

• ✅ 理解 match case 的概念
• ✅ 掌握 match case 的基本语法
• ✅ 使用模式匹配处理各种数据类型
• ✅ 使用通配符和守卫条件
• ✅ 替代复杂的 if-elif 链
• ✅ 实战：命令解析器

📋 课前回顾

在第 19 期中，我们学习了：

• ✅ with 语句的基本语法
• ✅ 文件操作的自动管理
• ✅ 上下文管理器的实现
• ✅ 实战：配置文件管理器

# with 语句示例
with open("data.txt", "r") as f:
    content = f.read()
# 自动关闭文件

今天，我们学习 Python 3.10+ 的新特性——match case！

📚 课程内容

1. 什么是 match case？

1.1 模式匹配的本质

match case 是 Python 3.10 引入的结构化模式匹配特性，类似于其他语言的 switch-case，但更强大。

# 传统 if-elif 链
status = 404
if status == 200:
    print("OK")
elif status == 404:
    print("Not Found")
elif status == 500:
    print("Server Error")
else:
    print("Unknown")

# match case 方式（更清晰）
match status:
    case 200:
        print("OK")
    case 404:
        print("Not Found")
    case 500:
        print("Server Error")
    case _:
        print("Unknown")

2. match case 基础

2.1 基本语法

match 表达式:
    case 模式 1:
# 代码块 1
    case 模式 2:
# 代码块 2
    case _:
# 默认代码块（可选）

2.2 字面量匹配

defhttp_status(status):
    match status:
        case 200:
return"OK"
        case 404:
return"Not Found"
        case 500:
return"Server Error"
        case _:
return"Unknown"

print(http_status(200))  # OK
print(http_status(404))  # Not Found

3. 序列模式匹配

3.1 列表匹配

defcheck_command(command):
    match command:
        case ["start"]:
return"启动系统"
        case ["stop"]:
return"停止系统"
        case ["restart", delay]:
returnf"{delay}秒后重启"
        case _:
return"未知命令"

print(check_command(["start"]))        # 启动系统
print(check_command(["restart", 10]))  # 10 秒后重启

3.2 元组匹配

defprocess_point(point):
    match point:
        case (0, 0):
return"原点"
        case (x, 0):
returnf"x 轴上的点 ({x}, 0)"
        case (0, y):
returnf"y 轴上的点 (0, {y})"
        case (x, y):
returnf"点 ({x}, {y})"
        case _:
return"无效点"

4. 字典模式匹配

defprocess_user(user):
    match user:
        case {"name": name, "age": age}:
returnf"{name}，{age}岁"
        case {"name": name}:
returnf"{name}（年龄未知）"
        case _:
return"未知用户"

print(process_user({"name": "张三", "age": 25}))  # 张三，25 岁
print(process_user({"name": "李四"}))             # 李四（年龄未知）

5. 守卫条件

defcheck_score(score):
    match score:
        case s if s >= 90:
return"优秀"
        case s if s >= 80:
return"良好"
        case s if s >= 60:
return"及格"
        case _:
return"不及格"

6. 实战：命令解析器

6.1 场景描述

创建一个命令解析器，使用 match case 处理各种用户命令。

6.2 实现代码

classCommandParser:
"""命令解析器"""

defparse(self, command):
"""解析命令"""
        parts = command.strip().split()

ifnot parts:
return"请输入命令"

        match parts:
            case ["help"]:
return self.show_help()

            case ["add", item]:
returnf"添加：{item}"

            case ["add", item, quantity] if quantity.isdigit():
returnf"添加{quantity}个{item}"

            case ["remove", item]:
returnf"删除：{item}"

            case ["list"]:
return"显示列表"

            case ["search", keyword]:
returnf"搜索：{keyword}"

            case ["exit" | "quit"]:
return"退出系统"

            case _:
returnf"未知命令：{command}"

defshow_help(self):
"""显示帮助"""
return"""
可用命令：
  help          - 显示帮助
  add <物品>     - 添加物品
  add <物品> <数量> - 添加指定数量的物品
  remove <物品>  - 删除物品
  list          - 显示列表
  search <关键词> - 搜索
  exit/quit     - 退出
"""

# 测试
parser = CommandParser()
commands = [
"help",
"add 苹果",
"add 香蕉 5",
"remove 橙子",
"list",
"search 苹果",
"exit",
"unknown",
]

for cmd in commands:
    print(f"> {cmd}")
    print(f"  {parser.parse(cmd)}\n")

📝 课后练习

练习 1：HTTP 状态码

# 根据 HTTP 状态码返回描述
defhttp_status(status):
pass

print(http_status(200))  # OK
print(http_status(404))  # Not Found

练习 2：形状面积计算

# 根据形状计算面积
defcalculate_area(shape):
pass

print(calculate_area(("circle", 5)))      # 圆，半径 5
print(calculate_area(("rect", 4, 5)))     # 矩形，4×5

练习 3：数据类型判断

# 使用 match case 判断数据类型
defcheck_type(value):
pass

📚 总结

核心知识点

🚀 下一步

第 22 期：assert——断言调试利器！