結構模式匹配是Python中的一個強大功能，它允許您根據複雜資料的結構做出決策並從中提取所需的值。它提供了一種簡潔、聲明式的方式來表達條件邏輯，可以大大提高程式碼的可讀性和可維護性。在本文中，我們將探討一些在 Python 中使用結構模式匹配的真實案例研究範例。

1。解析 API 回應
結構模式匹配的常見用例是解析 API 回應。假設您正在使用一個天氣 API，該 API 以以下格式傳回資料：

{
  "current_weather": {
    "location": "New York",
    "temperature": 25,
    "conditions": "Sunny"
  }
}

要從此回應中提取溫度，您可以使用結構模式匹配，如下所示：

response = {
  "current_weather": {
    "location": "New York",
    "temperature": 25,
    "conditions": "Sunny"
  }
}

match response:
    case {"current_weather": {"temperature": temp}}:
        print(f"The current temperature in {response['current_weather']['location']} is {temp} degrees Celsius.")
    case _:
        print("Invalid response.")

此模式會匹配任何帶有“current_weather”鍵的字典，並且在該鍵中，它會匹配“溫度”值並將其提取為變數 temp。這使您可以輕鬆存取所需的數據，而無需編寫多個 if 語句來檢查鍵是否存在。

2.資料處理
在處理大型資料集時，結構模式匹配也很有用。想像一下，您有一個資料集，其中包含有關不同產品的信息，包括它們的名稱、類別和價格。您希望過濾資料集以僅包含低於特定價格閾值的產品。您可以使用模式匹配來提取所需的資料並對其進行過濾，如下所示：

products = [
  {"name": "Smartphone", "category": "Electronics", "price": 500},
  {"name": "T-shirt", "category": "Clothing", "price": 20},
  {"name": "Headphones", "category": "Electronics", "price": 100},
  {"name": "Jeans", "category": "Clothing", "price": 50},
]

match products:
    case [{"category": "Electronics", "price": price} for price in range(200)] as electronics:
        print([product["name"] for product in electronics])
    case [{"category": "Clothing", "price": price} for price in range(40)] as clothing:
        print([product["name"] for product in clothing])
    case _:
        print("No products found.")

在此範例中，模式根據類別和價格約束進行匹配並提取值。這允許使用更簡潔和可讀的方法來過濾資料集。

3.驗證使用者輸入
結構模式匹配對於驗證用戶輸入也很有用。想像一下，您正在為一個網站建立註冊表單，並且您希望確保使用者的電子郵件格式正確並且其密碼符合某些要求。您可以使用模式匹配來執行這些驗證，如下所示：

import re

email = "[email protected]"
password = "12345"

match email:
    case _ if not re.match(r"^\w @[a-zA-Z_] ?\.[a-zA-Z]{2,3}$", email):
        print("Invalid email format.")
    case _ if len(password) 



此模式使用正規表示式配對並驗證電子郵件格式，並使用長度檢查來匹配和驗證密碼長度。這種方法可以輕鬆擴展，以根據需要包含額外的驗證。 

4。動態調度函數

結構模式匹配的另一個有趣的用例是根據輸入參數動態調度函數。想像一下，您正在使用計算器程序，使用者可以在其中輸入一個運算和兩個數字，該程式將為它們執行計算。您可以使用模式匹配根據指定的操作執行正確的函數，如下所示：


from operator import add, sub, mul, truediv as div

def calculate(operator, num1, num2):
    match operator:
        case " ":
            return add(num1, num2)
        case "-":
            return sub(num1, num2)
        case "*":
            return mul(num1, num2)
        case "/":
            return div(num1, num2)
        case _:
            print("Invalid operation.")

result = calculate("*", 5, 3)
print(f"The result is: {result}")
# Output: The result is: 15





此模式符合指定的運算子並執行運算子模組中的對應函數。這提供了一種緊湊且可擴展的方法來處理不同的操作，而無需編寫多個 if 語句。 

結論

結構模式匹配是 Python 中的強大功能，可實現簡潔、宣告性和選擇性程式碼。它可用於多種場景，從解析 API 回應到驗證使用者輸入和動態調度函數。透過利用結構模式，您可以提高程式碼的可讀性和可維護性，並使複雜的邏輯更易於管理。