Jak zaimplentować switch/case w Pythonie?

Początkujący programiści Pythona, przychodzący z innych języków, wcześniej czy później trafiają na problem braku implementacji switch/case w tym języku. W tym poście omówię alternatywy dla tej popularnej konstrukcji. Omówię też nową instrukcję Pythona 3.10: match/case.

Wszystkie Pythonowe przykłady poniżej są pisane z wykorzystaniem paczki ipython - interaktywnej powłoki dla Pythona, o poszerzonych możliwościach, m.in. podpowiadaniu składni.

Czym jest switch/case?

Switch/case jest instrukcją umożliwiającą porównanie wartości zmiennej z wieloma warunkami i wybranie pasującego. W JavaScript wygląda to tak:

var HTTP_METHOD = "GET";
switch (HTTP_METHOD){
    case "POST":
  case "PATCH":
        console.log("POST or PATCH");
        break;
    case "GET":
        console.log("GET");
        break;
    default:
        console.log("all the others");
}

Jak widać z przykładu, jest to prosta instrukcja o bardzo szerokim zastosowaniu. Kod z wykorzystaniem switch case jest zdecydowanie czytelniejszy niż gdyby to wszystko opakować w if/else.

Przykład 1. Wykorzystanie if/else.

W Pythonie, niestety instrukcji switch/case nie ma. Jedną z alternatyw jest rozbudowany if/else.

In [2]:  HTTP_METHOD = "GET"

In [3]: if HTTP_METHOD == "POST":
   ...:     print("POST")
   ...: elif HTTP_METHOD == "GET":
   ...:     print("GET")
   ...: else:
   ...:     print("all the others")
   ...:
GET

Jak widać, nie jest to ani eleganckie, ani na zbytnio czytelne.

Pobierz bezpłatny e-book!

Dowiedz się więcej o kluczowych kompetencjach i narzędziach dla początkującego programisty Pythona i zyskaj cenne informacje.

Pobierz teraz

Przykład 2. Wykorzystanie słowników.

Na ratunek przychodzą słowniki.

In [5]: HTTP_METHOD = "GET"
In [6]: methods = {
   ...:   "GET": lambda: (
   ...:     print("GET")
   ...:   ),
   ...:   "POST": lambda: (
   ...:     print("GET")
   ...:   )
   ...: }
In [7]: methods.get(HTTP_METHOD, lambda: (print("all the others")))()
GET

Powyższy kod jest zdecydowanie bardziej czytelny niż przykład pierwszy. Jest też dużo zdecydowanie łatwiejszy do rozbudowy. Niestety, samo wywołanie funkcji jest.. zwyczajnie brzydkie, już nie wspominając o czytelności.

Ładniejsza wersja:

In [9]: HTTP_METHOD = "GET"
   ...: def handle_http_method(method):
   ...:   return {
   ...:     "GET": lambda: (
   ...:       print("GET")
   ...:     ),
   ...:     "POST": lambda: (
   ...:       print("GET")
   ...:     )
   ...:   }.get(method, lambda: (print("all the others")))()
In [10]: handle_http_method(HTTP_METHOD)
GET
In [11]: handle_http_method("PATCH")
all the others

Jak widać, kod jest bardzo podobny, słownik został tylko opakowany w funkcje. Takie podejście nie tylko zwiększa czytelność, ale zdecydowanie upraszcza wywołania.

Można to zrobić jeszcze przyjaźniej, lepiej, a przede wszystkim czytelniej. Z pomocą przychodzi Python 3.10 i instrukcja match/case (PEP 634 https://docs.python.org/3/whatsnew/3.10.html#pep-634-structural-pattern-matching)

Python 3.10 i dopasowywanie wzorców strukturalnych.

Najnowsza wersja Pythona wprowadziła instrukcję match/case umożliwiającą uzyskanie efektu podobnego jak w innych językach programowania przy zastosowaniu switch/case. Ale nie tylko — nowa funkcjonalność umożliwia bardziej rozbudowane dopasowania. Więcej można przeczytać w dokumentacji: https://docs.python.org/3/whatsnew/3.10.html#pep-634-structural-pattern-matching.

Różnice pomiędzy implementacją znaną z innych języków:

• pierwsza i podstawowa: zamiast "switch" słowo kluczowe: "match"
• symbol wieloznaczny, stosowany w przypadku braku dopasowania, w Pythonie to "_", a nie "default".

Najprostsze wykorzystanie, wymienione dokładnie w dokumentacji:

def http_error(status):
    match status:
        case 400:
            return "Bad request"
        case 404:
            return "Not found"
        case 418:
            return "I'm a teapot"
        case _:
            return "Something's wrong with the internet"

Python również pozwala na łączenie wielu wzorców za pomocą instrukcji "|" (or) - podobnie jak case dla PATCH i POST w przykładowym JavaScripcie na początku posta.

case 401 | 403 | 404:
    return "Not allowed"

Ciekawe są złożone wzory:

match test_variable:
    case ('warning', code, 40):
        print("A warning has been received.")
    case ('error', code, _):
        print(f"An error {code} occurred.")

Tutaj nawet jest zastosowany symbol uniwersalny: "_".

Oprócz tego można również zastosować "strażnika":

match point:
    case Point(x, y) if x == y:
        print(f"The point is located on the diagonal Y=X at {x}.")
    case Point(x, y):
        print(f"Point is not on the diagonal.")

Pierwszy case zostanie wykonany tylko wtedy gdy x == y. Jakie to daje możliwości!

Powyższe przykłady można znaleźć w dokumentacji: https://docs.python.org/3/whatsnew/3.10.html#pep-634-structural-pattern-matching - polecam jej lekturę, tutaj ograniczyłem się do podstawowych zastosowań.

Podsumowanie

Jak widać, Python 3.10 przynosi bardzo ciekawą funkcjonalność w postaci instrukcji match/case. Python zaskoczył pozytywnie, nie kopiując istniejącego rozwiązania, a budując własne, zdecydowanie bardziej rozbudowane.

Polecam aktualizacje do wersji 3.10. Na MacOS jest to bardzo proste.

$ brew update
$ brew install [email protected]
$ brew unlink python3
$ brew link --force [email protected]
$ python3 --version

Ps. Spodobał Ci się post? Udostępnij go na swoich kanałach.