match-case与if/elif/else(python)

if/elif/else语句应对一般场景，match-case主打复杂条件分支语句。

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(笔记模板由python脚本于2024年01月28日 18:27:37创建，本篇笔记适合有一定编程基础，对python基础已比较扎实的coder翻阅)

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  自学并不是什么神秘的东西，一个人一辈子自学的时间总是比在学校学习的时间长，没有老师的时候总是比有老师的时候多。
            —— 华罗庚

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if/elif/else语句应对一般场景 match-case与if/elif (match-case主打复杂条件分支语句)

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本文质量分：

【 $97$ 】
本文地址： https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/135898639

CSDN质量分查询入口：http://www.csdn.net/qc

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目 录

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◆ match-case与if/elif/else(python)

1、缘起

def selected_time(selected_value):

    match selected_value:
        case '0.5小时':
            return 1800
        case '1小时':
            return 3600
        case '1.5小时':
            return 5400
        case '2小时':
            return 7200
        case '2.5小时':
            return 9000
        case '3小时':
            return 10800
 

  在$csdn$问答社区闲逛的时候，读到了上面那段$python$代码。我学习python时间也不短了，还没见过match-case的语句块写法，甚至都不认为match、case是python关键字。

  网搜过后才明白match-case是比if/elif/else更为复杂强大的条件分支语句块的写法。其条件表达语句，可以是比if/elif/else更为复杂的python对象或者python表达式。

  认真学习过后，整理了本篇笔记。

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2、if/elif/else

  当我们有一个判断条件的时候，显然用if语句比较方便有效。但当判断条件很多的时候，我们可以使用$if语句$或者$if....elif语句$和$match-case语句$。

  if...elif语句_{(否则如果else if，在python中用的是$elif$缩写的写法)}和多个if语句的区别还是很大的，if…elif在任何一个环节满足条件的时候就将会终止判断，只处理一个满足条件的情况；而对于多个if语句，将会对每一个判断条件进行判断，自然而然会导致程序的执行效率降低。在多个判断条件的情况下，使用if…elif语句相对于使用多个if语句而言，可以减少程序的判断次数，提高效率。

  if条件语句，将会顺序执行判断每个elif条件语句，直到找到条件为True的语句执行，不再理会后面的分支语句；依次比较完elif后，如果没有符合的语句将执行最后的$else$语句。_{(else分支不是if语句必须，是可选操作。如无提供else，则不作任何操作。相当于if语句透明隐形。)}

  $if$/$elif$/$else$语句的详细用法，相对比较简单，且有大佬撰文详解。欲观详情，请点击下面蓝色文字跳转。

_{原文“Python中判断语句入门指南(if elif else语句)”链接：https://m.jb51.net/article/284357.htm}

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3、match-case

    从Python 3.10.0 起，加进了新的 $match$-$case$ 语法。 这个新的语法中文叫做“$结构模式匹配$” _{(Structural Pattern Matching)}，由于新特性内容很多，所以有三个PEP介绍她:

• $1$. PEP 634 – Structural Pattern Matching Specification
  介绍 $match$ 语法和支持的模式；

• $2$. PEP 635 – Structural$ Pattern Matching Motivation and Rationale
  解释语法这么设计的理由；

• $3$. PEP 636 – Structural Pattern Matching Tutorial
  一个教程。介绍概念、语法和语义。

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3.1 简介

  match-case类似 switch-case 这种语法，却不仅仅是 switch-case 。因为 $Python$ 有if/elif/else，可以实现某些语言中的 switch-case 一样的效果。

  而$match$-$case$ 却是另有大武功：支持复杂的结构化模式匹配，而且是超级版的，实现的思路与 switch-case 略有不同。(match 与 case 配合，由 case 从上到下将目标与语句中的每个模式进行比较，直到确认匹配，执行相应的模式下的语句。如果未确认完全匹配，则最终将通配符“”(如有提供)用作匹配情况。如所有的都不匹配且没有提供通配符“”，则相当于空操作，什么也不干。match-case的这顿操作就如同if/elif/else一样行云流水，丝绸般顺滑。)

  模式由序列、映射、基本数据类型以及类实例构成。 模式匹配使得程序能够从复杂的数据类型中提取信息、根据数据结构实现分支，并基于不同的数据形式应用特定的动作。$结构模式匹配$不仅仅是 switch，还可以实现更为复杂的功能，大大增加了控制流的清晰度和表达能力。

  $match$-$case$模式语法示例，请接着往下看——

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3.2 语法模式

  match-case模式由序列、映射、基本数据类型以及类实例构成。

$下面聊聊各种模式的语法特点：$

• $a$. 字面量_($Literal$)模式
    字面量_($Literal$)模式，就是使用$Python$自带的基本数据结构，如字符串、数字、布尔值和 None。

Python代码

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• $b$. 恒定值_{($Constant$ $value$)}模式
    恒定值_{($Constant$ $value$)}模式，这种模式主要匹配常量或者$enum$模块的枚举值。这里要注意，因为$case$具有名称绑定的作用，所以不能直接使用诸如$pi$这种常量。

Python代码

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• $c$、名称捕捉_($Capture$)模式
    名称捕捉_($Capture$)模式，$match$-$case$语法可以将match后的对象，赋值给$case$后的名称变量_(绑定)。但使用通配符_时不作绑定_{(不赋值到某个或者某些变量上)}。
    值得注意的是，每个match-case语句块，只能有一条名称捕获语句_{(带条件守护的捕获$case$，由于不是全匹配，可以有多个，但得放在全匹配的前面，否则抛出异常)}，且要放在最后一个case的位置，还不可以和通配符“_”语句共存。如果$全匹配$名称捕获语句不是最后一条case，$python$会抛出语法错误异常：SyntaxError: name capture 'string' makes remaining patterns unreachable_{(词霸机器翻译：名称捕获“$string$”使剩余的模式无法访问)}。

Python代码

# 捕获模式 #
def matchDemo(s):
    
    match s:
        case string:
            return string
        case '梦缘精灵_cq':
            return '本段代码书写者是：梦幻精灵_cq'
            

if __name__ == '__main__':
    print('\n输出：', matchDemo(input('\n输入：').strip()))

• 抛出异常
  

代码正确的书写

# 捕获模式 #
def matchDemo(s):
    
    match s:
        case '梦幻精灵_cq':
            return '本段代码书写者是：梦幻精灵_cq'
        case string:
            return string


if __name__ == '__main__':
    print('\n输出：', matchDemo(input('\n输入：').strip()))

• 代码运行效果截屏图片
  
  
  
  _{由代码运行效果截屏图片可见，除了输入“梦幻精灵_cq”会被匹配到第一个$case$外，其它字符串输入都被匹配且绑定到变量string了。}

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• $d$. 通配符_($Wildcard$)模式
    通配符_($Wildcard$)模式，使用单下划线“_”匹配任何结果， 但是不绑定_{(不赋值给单下划线变量“_”)}。使用通配符需求注意逻辑顺序，把范围小的放在前面，范围大的放在后面，防止不符合预期。
    值得注意的是，每个$match$-$case$语句块，只能有一条通配符“_”语句，且要放在最后一个case的位置，还不可与$全匹配$的捕获绑定语句共存_{(带条件守护的可以)}。如果通配符“_”语句不是最后一条$case$，$python$会抛出语法错误_{($SyntaxError$)}：wildcard makes remaining patterns unreachable_{(词霸机器翻译：通配符使剩余的模式不可访问)}。
  
  
    $事实上$，$case$绑定到名称变量，效果与通配符“_”完全一致，只是通配符“_”不作绑定罢了。

Python代码

# 通配符“_”模式 #
def isNumber(num):
    
    match num:
        case 0:
            return '零'
        case 1:
            return '壹'
        case 2:
            return '贰'
        #case _:
            #return ''
        case not_one if len(str(not_one)) > 1:
            return '输入错误！'
        case _:
            return '叁-玖'


if __name__ == '__main__':
    print('\n输出：', isNumber(int(input('\n输入单个数字：'))))

• 代码运行效果截屏图片
  
  
  
  _{由代码运行效果截屏图片可见，除了前面三个$case$分别单独匹配0、1、2，其余输入数字都被变量not_one匹配，但由于加入了$条件守护$语句，仅匹配多于一位的数字。漏下来的单个数字$3$~$9$，都被通配符“_”匹配到。}
  
  
  通配符“_”不在最后一个case报错_{(代码中被注释掉的那个$case$)}
  
  
  

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• $e$、序列_($Sequence$)模式
  可以在 match 里使用列表或者元组格式的结果，还可以按照 PEP 3132 – Extended Iterable Unpacking 里面使用 first, *rest = seq 模式来解包；

Python代码

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• $f$. 映射_($Mapping$)模式
    映射_($Mapping$)模式，其实就是$case$后支持使用字典做匹配。

Python代码

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• $g$. 类_($Class$)模式
    类_($Class$)模式，就是$case$后支持任何类对象做匹配。

Python代码

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• $h$. 组合“Ⅰ”模式
    $macth$-$case$语法中，可以使用|关键字将多个字面量组合起来表示或_($or$)的关系。 |关键字可以在一个$case$条件语句行内存在多个，表示多个或关系。在$match$-$case$语法中，python没有设定表示$and$关系的语法，但可以条件守护，变相实现了某个程度的and效果。

Python代码

def http_error(status):
    match status:
        case 400:
            return "Bad request"
        case 404:
            return "Not found"
        case 418:
            return "I'm a teapot"
        case 401 | 403 | 405:
            return "Not allowed"
        case _:
            return "Something's wrong"

if __name__ == '__main__':
    print(http_error(403))

• 代码运行效果截屏图片
  _{示例代码的第四个$case$就相当于前面三个$case$分支那样的单独写法，其实质就是401 or 403 or 405，401、403、405都会匹配这个$case$分支。}

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• $i$. as模式
    $as$模式，在早期其实是海象 _($Walrus$)模式，后来讨论后发现使用as关键字可以让这个语法更有优势。$as$模式，其实是一种子模式，也就是在模式中包含模式，$case$匹配的序列模式中包含子模式_($as$模式)。$as$子模式在match语法里面是可以灵活组合的。

Python代码

def isName(s):
    
    match s:
        case name as a:
            return f"\n“{a}”，您好！"


if __name__ == '__main__':
    print(isName('梦幻精灵_cq'))

• 代码运行效果截屏图片
  _{由示例代码可见，字符串参数s被$case$绑定到name变量，$name$变量又被$as$模式语法取别名a。最后后的结果就是，变量$name$和$a$都指向了字符串s，它们的$id$不一样，但它们的值$value$是同一个字符串。}

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• $j$. 条件守护($guard$)模式
    条件守护($guard$)模式，即向模式添加条件语句。加入$if$判断 ，叫做守护$guard$，这样可以让匹配作进一步判断，相当于实现了某个程度的$and$效果。

Python代码

def isLevel(score):
    
    match score:
        case a if 95 < a <= 100:
            return 'A+'
        case a if 85 <= a < 95:
            return 'A'
        case b if  75 <= b < 85:
            return 'B'
        case b if 70<= b < 75:
            return 'B-'
        case b if 65 <= b < 70:
            return 'B--'
        case c if 60 <= c < 65:
            return 'C'
        case d if 0 <= d < 60:
            return 'D'
        case _:
            return '输入错误！'


if __name__ == '__main__':
    score = input('\n输入分数：').strip()
    print(isLevel(int(score)))

  我这段评定考试成绩等级的代码，用$match$-$case$写出来，看起比$if$/$elif$/$else$还要复杂些，但这里略过不提，旨在说明条件守护的语法特点。我这里的每一个$case$，实际上都匹配所有的输入情况，但在$case$后加入了$if$条件守护子模式语句，改变了$case$的最终匹配结果。

# $if$写法 #

def isLevel(score):
    
    if 95 < score <= 100:
        return 'A+'
    elif 85 <= score < 95:
        return 'A'
    elif  75 <= score < 85:
        return 'B'
    elif 70<= score < 75:
        return 'B-'
    elif 65 <= score < 70:
        return 'B--'
    elif 60 <= score < 65:
        return 'C'
    elif 0 <= score < 60:
        return 'D'
    else:
        return '输入错误！'

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# 条件守护子模式示例2 #

def isName(s):
    
    match s:
        case name if name == '梦幻精灵_cq':
            return f"\n本段代码编撰者“{name}”，您好！"
        case name if name:
            return f"\n“{name}”，您不是本段代码编撰者。"
        case _:
            return f"\n输入错误！"
        

if __name__ == '__main__':
    s = input('\n输入：').strip()
    print(isName(s))

• 代码运行效果截屏图片
  
  
  _{第一个$case$，拦截匹配特定字符串梦幻精灵_cq；第二个$case$匹配非空字符串；最后一个$case$，对空字符串报错。}

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  我在这里只是简单罗列，旨在说明$match$-$case$与$if/elif/else$的不一样。其详细用法，大佬“代码输入中…”已在他的$csdn$博文“Python 3.10里面的Match-Case语法详解”中讲得细致明白，可以点击蓝色文字跳转查阅。

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4、优&劣

  if/elif/else语句应对一般场景，match-case主打复杂条件分支语句。

  对于代码执行效率，我没有看到相关文章。我想当然地做了个$小实验$：

• 将前面列出的那段$macth$-$case$代码用if改写了一段。

def selected_time(selected_value):

    match selected_value:
        case '0.5小时':
            return 1800
        case '1小时':
            return 3600
        case '1.5小时':
            return 5400
        case '2小时':
            return 7200
        case '2.5小时':
            return 9000
        case '3小时':
            return 10800
        case _:
            return '输入错误！'


def selectedTime(string):

        if string == '0.5小时':
            return 1800
        elif string == '1小时':
            return 3600
        elif string == '1.5小时':
            return 5400
        elif string == '2小时':
            return 7200
        elif string == '2.5小时':
            return 9000
        elif string == '3小时':
            return 10800
        else:
            return '输入错误！'

分别用$for$循环执行if和match代码块10000000次以统计用时。

循环执行代码块代码

def countTime(fun, string):
    start = time()
    
    for i in range(10000000):
        fun(string)
    
    return f"{time()-start:.6f} s"
    
if __name__ == '__main__':
    print('\nif elif用时:', countTime(selectedTime, '2.5小时'))
    #print('\nmatch case用时:', countTime(selected_time, '2.5小时'))

• 执行if/elif/else三次
  
  
  

• 执行match-case三次
  
  
  

  由$试验结果$可见_{(试验的python环境完全相同，都是用前面列出的两段代码分别试验三次)}，$macth$-$case$写法要比$if$写法慢那么一丢丢。但，这点点差异，是执行1000w次代码块才拉出来的。正常的代码执行，两者的用时差异是$根本感觉不到的$。

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5、完整源码(Python)

(源码较长，点此跳过源码)

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6、参考文章

参考文章

• Python中判断语句入门指南(if elif else语句)

• if语句，if…else if语句和switch…case语句的区别和分析

• Python 3.10里面的Match-Case语法详解

• python：结构化模式匹配 match case，原文链接

• Python中catch…case的用法

• 模式匹配Match…case…

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我的HOT博：

  本次共计收集289篇博文笔记信息，总阅读量44.72w。数据采集于2023年12月11日 23:07:13，用时5分11.8秒。阅读量不小于4.0k的有17篇。

1. ChatGPT国内镜像站初体验：聊天、Python代码生成等
   地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/129035387
   浏览阅读：6.2w
   点赞：127 收藏：809 评论：71
   (本篇笔记于2023-02-14 23:46:33首次发布，最后修改于2023-07-03 05:50:55)
    
2. 让QQ群昵称色变的神奇代码
   地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/122566500
   浏览阅读：5.8w
   点赞：24 收藏：86 评论：17
   (本篇笔记于2022-01-18 19:15:08首次发布，最后修改于2022-01-20 07:56:47)
    
3. Python列表(list)反序(降序)的7种实现方式
   地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/128271700
   浏览阅读：9.9k
   点赞：5 收藏：30 评论：8
   (本篇笔记于2022-12-11 23:54:15首次发布，最后修改于2023-03-20 18:13:55)
    
4. pandas 数据类型之 DataFrame
   地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/124525814
   浏览阅读：9.4k
   点赞：7 收藏：34 
   摘要：pandas 数据类型之 DataFrame_panda dataframe。
   (本篇笔记于2022-05-01 13:20:17首次发布，最后修改于2022-05-08 08:46:13)
    
5. 个人信息提取(字符串)
   地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/124244618
   浏览阅读：7.7k
   摘要：个人信息提取(字符串)_python个人信息提取。
   (本篇笔记于2022-04-18 11:07:12首次发布，最后修改于2022-04-20 13:17:54)
    
6. Python字符串居中显示
   地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/122163023
   浏览阅读：7.2k
   评论：1
    
7. 罗马数字转换器|罗马数字生成器
   地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/122592047
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   (本篇笔记于2022-01-19 23:26:42首次发布，最后修改于2022-01-21 18:37:46)
    
8. 斐波那契数列的递归实现和for实现
   地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/122355295
   浏览阅读：5.6k
   点赞：4 收藏：2 评论：8
    
9. 回车符、换行符和回车换行符
   地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/123109488
   浏览阅读：5.5k
   点赞：2 收藏：3 
   摘要：回车符、换行符和回车换行符_命令行回车符。
   (本篇笔记于2022-02-24 13:10:02首次发布，最后修改于2022-02-25 20:07:40)
    
10. python清屏
    地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/120762101
    浏览阅读：5.3k
     
11. 练习：字符串统计(坑：f‘string‘报错)
    地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/121723096
    浏览阅读：5.1k
     
12. 练习：尼姆游戏(聪明版/傻瓜式•人机对战)
    地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/121645399
    浏览阅读：5.1k
    点赞：14 收藏：44 
     
13. 我的 Python.color() (Python 色彩打印控制)
    地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/123194259
    浏览阅读：4.6k
    点赞：2 收藏：8 
    摘要：我的 Python.color() (Python 色彩打印控制)_python color。
    (本篇笔记于2022-02-28 22:46:21首次发布，最后修改于2022-03-03 10:30:03)
     
14. 练习：生成100个随机正整数
    地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/122558220
    浏览阅读：4.6k
    (本篇笔记于2022-01-18 13:31:36首次发布，最后修改于2022-01-20 07:58:12)
     
15. 密码强度检测器
    地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/121739694
    浏览阅读：4.4k
    (本篇笔记于2021-12-06 09:08:25首次发布，最后修改于2022-11-27 09:39:39)
     
16. 罗马数字转换器(用罗马数字构造元素的值取模实现)
    地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/122608526
    浏览阅读：4.2k
    (本篇笔记于2022-01-20 19:38:12首次发布，最后修改于2022-01-21 18:32:02)
     
17. 练习：班里有人和我同生日难吗？(概率probability、蒙特卡洛随机模拟法)
    地址：https://blog.csdn.net/m0_57158496/article/details/124424935
    浏览阅读：4.0k
    摘要：班里有人和我同生日难吗？(概率probability、蒙特卡洛随机模拟法)_生日模拟问题,计算频率,并画出随着试验次数n的增大,频率和理论概率的 关系图。
    (本篇笔记于2022-04-26 12:46:25首次发布，最后修改于2022-04-27 21:22:07)

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    (此文涉及ChatPT，曾被csdn多次下架，前几日又因新发笔记被误杀而落马。躺“未过审”还不如回收站，回收站还不如永久不见。值此年底清扫，果断移除。留此截图，以识“曾经”。2023-12-31)

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