模式匹配

在上一篇中我们介绍了条件判断的使用方法，而如果我们使用多次if...elif...elif...else判断时候会造成代码过于繁杂

所以在针对某个变量匹配若干种情况时，我们一般使用match语句

例如某个学生的成绩分别是A，B，C，那么使用条件判断的话我们写出来的代码是

score = 'B'
if score == 'A':
    print('score is A')
elif score == 'B':
    print('score is B')
elif score == 'C':
    print('score is C')
else:
    print('invalid number')

但是这样显然是过于复杂了，所以我们使用match语句进行改写

score = 'B'

match score:
    case 'A':
        print('score is A')
    case 'B':
        print('score is B')
    case 'C':
        print('score is C')
    case _:
        print('socre is unknow')

在使用match语句中，我们依次使用match xxx来进行匹配，并能且仅能在最后一项中添加case _来表示else的含义。相比于if...else的表示方法，这样更加简洁明了，代码可读性更高。

而在想要表达更加复杂的匹配时，我们可以使用match匹配多个值，一定范围，并把匹配后的值绑定到变量。

age = 15

match age:
    case x if x < 10:
        print(f'<10 years old:{x}')
    case 10:
        print('10 years old')
    case 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 :
        print('11~18 years old')
    case 19:
        print('19 years old')
    case _:
        print('idk')

在第一个匹配中，case x if x<10表示当年龄小于10的时候进行匹配，并且对x进行赋值，第二个case匹配为单个值，第三个匹配为多个值，中间使用|来进行分割

因此match的case非常灵活

同时我们还能使用match来匹配列表

args = ['gcc','hello.c','world.c']

match args:
    case ['gcc']:
        print('gcc:missing source files')
    case ['gcc',file1,*files]:
        print('gcc compile: ' + file1 + ', ' + ', '.join(files))
    case ['clean']:
        print('clean')
    case _:
        print('invalid command')

1. args 列表：
   • args 是一个包含命令行参数的列表。在这个例子中，args = ['gcc', 'hello.c', 'world.c'] 表示用户希望使用 gcc 编译两个C源文件：hello.c 和 world.c。
2. 模式匹配结构：
   • match args: 语句用于开始模式匹配。args 是要匹配的对象，它是一个列表。
   • case 语句用于定义不同的匹配模式，每个模式对应一个特定的结构。
3. 各个 case 语句的解释：
   • case ['gcc']::
     • 这个模式匹配一个只包含单个元素 'gcc' 的列表。
     • 如果 args 仅仅是 ['gcc']，则会执行 print('gcc:missing source files')，提示用户缺少源文件。
   • case ['gcc', file1, *files]::
     • 这个模式匹配以 'gcc' 开头，并且后面至少有一个文件名的列表。
     • file1 匹配第一个文件名，*files 使用星号解包语法，匹配剩余的所有文件名（如果有的话）。
     • 如果 args 是 ['gcc', 'hello.c', 'world.c']，则 file1 为 'hello.c'，files 为 ['world.c']。
     • 执行 print('gcc compile: ' + file1 + ', ' + ', '.join(files))，输出 gcc compile: hello.c, world.c。
   • case ['clean']::
     • 这个模式匹配一个只包含单个元素 'clean' 的列表。
     • 如果 args 是 ['clean']，则会执行 print('clean')。
   • case _::
     • _ 是一个通配符，匹配所有未被前面模式捕获的情况。
     • 如果 args 不符合任何前面的模式，则执行 print('invalid command')，表示输入的命令无效。

循环

我们在进行运算时，经常会用到循环来简化代码

毕竟你也不想手动输入计算1+2+3+...+2020吧

那我们使用循环来辅助进行计算就显得很有必要了

在python的循环中，我们一般使用两种方式，一种是for...in...的循环，即依次把list和tuple中的每个元素迭代出来

names = ['Andy','Udon','Deemoe']
for name in names:
    print(name)

然后我们就会打印得到

Andy
Udon
Deemoe

因此在for x in...语句中，我们可以理解为将每个元素带入变量x并且执行缩进块的语句

这时候我们就可以回答开头的那个问题了——如何使用循环来计算从1相加至2020呢

我们首先使用range(n)函数来生成一个从0到n-1的整数序列，例如想要生成1到2020就是range(2021)，然后我们使用list()来将这个整数序列转换为列表

sum = 0
for x in range(2021):
    sum = sum + x
print(sum)

这里的sum = sum + x表示在每次循环中，将当前的整数 x 加到 sum 中。

而除了for...in...循环，我们还可以使用while进行循环，while循环的特征是只要条件满足，便会持续进行循环

比如我们要计算从1到100之内所有奇数之和时

sum = 0
n = 99
while n > 0:
    sum = sum + n
    n = n - 2
print(sum)

在循环内部变量n不断自减，直到变为-1时，不再满足while条件，循环退出。

而我们可以使用break和continue命令来进行中断和继续操作

1. continue

   在循环过程中，我们通过使用continue语句，跳过本次循环，直接开始进行下一次循环

   n = 0
   while n < 10:
      n = n + 1
      if n % 2 == 0: #当n是偶数时，进行continue语句
          continue #当continue语句执行时，跳过print继续进行循环
      print(n)

2. break

   在循环过程中，我们通过使用break语句，中断本次循环

   n = 1
   while n <= 100:
      if n > 10: # 当n = 11时，条件满足，执行break语句
          break # 通过使用break语句结束本次循环
      print(n)
      n = n + 1
   print('end')

仍然需要注意的是，在日常使用过程中我们尽量不去使用break和continue语句，因为它们会让代码产生过多的执行分叉逻辑，从而降低代码的可读性。