【Python】match case(match文)で複数条件を処理する方法

Pythonの構造的パターンマッチング(match-case文)では、複数の条件を簡潔に処理できます。この機能はPython 3.10から導入され、if-elif-else文より複雑な条件分岐をわかりやすく書ける利点があります。match文は値を受け取り複数のcase節と照合し、最初にマッチしたパターンのコードブロックを実行します。

match-case文の構文は値をパターンと比較するシンプルなものですが、複数のパターンを扱う方法も用意されています。特にパイプ記号(|)を使うと、一つのcaseで複数の値に対応できるため、コードの冗長を減らせます。

【サンプルコード】
# 基本的なmatch-caseの使用例(複数条件)
def check_status(status):
    match status:
        case "ready" | "prepared" | "standby":
            return "システムは準備完了です"
        case "running" | "processing":
            return "システムは実行中です"
        case "error" | "failed" | "crashed":
            return "システムはエラーが発生しています"
        case _:
            return "未知の状態です"

# 複数のステータスでテスト
statuses = ["ready", "processing", "failed", "unknown"]
for status in statuses:
    print(f"ステータス '{status}': {check_status(status)}")

【実行結果】
ステータス 'ready': システムは準備完了です
ステータス 'processing': システムは実行中です
ステータス 'failed': システムはエラーが発生しています
ステータス 'unknown': 未知の状態です

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match-case文は単純な値の比較だけではなく、リストやタプル、辞書など複数のデータ型にも対応できるため、データの型と内容に応じた分岐をまとめやすくなります。特にOR条件とasキーワードを組み合わせると、似たような型に一度に対応できるので便利です。

複合データ型の場合、アンパック演算子(*)で可変長の要素に対応したり、辞書の特定のキーだけを取り出したりすることもできます。これらを組み合わせると、複雑な構造を扱う際のコードをわかりやすく書けます。

【サンプルコード】
# 複数のデータ型に対応するmatch-case
def process_data(data):
    match data:
        case str(s):
            return f"文字列: {s}の長さは{len(s)}文字です"
        case list() | tuple() as sequence:
            return f"シーケンス: 要素数は{len(sequence)}です"
        case {"name": name, "age": age}:
            return f"ユーザー: {name}さん({age}歳)"
        case {"type": "point", "x": x, "y": y}:
            return f"座標点: ({x}, {y})"
        case _:
            return "未知のデータ型です"

# 様々なデータ型でテスト
test_data = [
    "Python",
    [1, 2, 3, 4],
    (10, 20, 30),
    {"name": "田中", "age": 30},
    {"type": "point", "x": 5, "y": 10},
    {"other": "data"}
]

for data in test_data:
    print(process_data(data))

【実行結果】
文字列: Pythonの長さは6文字です
シーケンス: 要素数は4です
シーケンス: 要素数は3です
ユーザー: 田中さん(30歳)
座標点: (5, 10)
未知のデータ型です

match-case文では、複雑な構造から複数の変数を同時に抽出できます。ネストされたリストや辞書の特定要素を一括で取り出せるため、データ検証と同時に処理を進めやすいです。

例えばリストの要素数や辞書の特定キーをチェックしながら変数に代入する場合、if文を多用するよりもコードがすっきりするため、大きなJSONやAPIレスポンスを扱うときにも便利です。

【サンプルコード】
# 複数変数を抽出するmatch-case
def analyze_command(command):
    match command:
        case ["GET", path]:
            return f"GETリクエスト: パス '{path}' にアクセスします"
        case ["POST", path, {"content": content, "type": type}]:
            return f"POSTリクエスト: パス '{path}' に {type} 形式で '{content}' を送信します"
        case ["DELETE", path, id]:
            return f"DELETEリクエスト: パス '{path}' のID '{id}' を削除します"
        case ["UPDATE", path, id, {"fields": fields}]:
            return f"UPDATEリクエスト: パス '{path}' のID '{id}' を更新します。フィールド: {fields}"
        case _:
            return "無効なコマンドです"

# 様々なコマンドでテスト
commands = [
    ["GET", "/api/users"],
    ["POST", "/api/comments", {"content": "素晴らしい記事です", "type": "text/plain"}],
    ["DELETE", "/api/posts", "12345"],
    ["UPDATE", "/api/profile", "user123", {"fields": ["name", "email"]}],
    ["INVALID", "command"]
]

for cmd in commands:
    print(analyze_command(cmd))

【実行結果】
GETリクエスト: パス '/api/users' にアクセスします
POSTリクエスト: パス '/api/comments' に text/plain 形式で '素晴らしい記事です' を送信します
DELETEリクエスト: パス '/api/posts' のID '12345' を削除します
UPDATEリクエスト: パス '/api/profile' のID 'user123' を更新します。フィールド: ['name', 'email']
無効なコマンドです

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match-case文にはガード節を追加する機能があります。case パターン if 条件の形式で書くと、パターンにマッチした後でさらに条件式を評価できるため、範囲チェックなど複雑な条件をまとめやすくなります。

ガード節はネストの深いif文を書くよりも意図が明確で読みやすいです。複数の型や値に対して、同様の条件を設定したいときにも便利に使えるでしょう。

【サンプルコード】
# ガード節を使用したmatch-case
def categorize_number(n):
    match n:
        case int() | float() as num if num < 0:
            return f"{num}は負の数です"
        case int() as num if num == 0:
            return "ゼロです"
        case int() as num if num > 0 and num % 2 == 0:
            return f"{num}は正の偶数です"
        case int() as num if num > 0:
            return f"{num}は正の奇数です"
        case float() as num if num > 0:
            return f"{num}は正の小数です"
        case _:
            return "数値ではないか、想定外の数値です"

# 年齢と権限によるアクセス制御の例
def check_access(user):
    match user:
        case {"role": "admin"}:
            return "管理者権限でアクセスが許可されています"
        case {"role": "user", "age": age} if age >= 18:
            return "成人ユーザーとしてアクセスが許可されています"
        case {"role": "user", "age": age} if age < 18:
            return "未成年ユーザーには一部コンテンツが制限されています"
        case {"role": role}:
            return f"未知の役割: {role}"
        case _:
            return "ユーザー情報が不完全です"

# テスト用データ
numbers = [-10, 0, 7, 22, 3.14, "string"]
users = [
    {"role": "admin", "name": "管理者", "age": 35},
    {"role": "user", "name": "一般ユーザー1", "age": 25},
    {"role": "user", "name": "一般ユーザー2", "age": 16},
    {"role": "guest"},
    {"name": "不完全なユーザー"}
]

print("--- 数値の分類 ---")
for n in numbers:
    print(f"{n}: {categorize_number(n)}")

print("\n--- アクセス制御 ---")
for user in users:
    print(f"{user}: {check_access(user)}")

【実行結果】
--- 数値の分類 ---
-10: -10は負の数です
0: ゼロです
7: 7は正の奇数です
22: 22は正の偶数です
3.14: 3.14は正の小数です
string: 数値ではないか、想定外の数値です

--- アクセス制御 ---
{'role': 'admin', 'name': '管理者', 'age': 35}: 管理者権限でアクセスが許可されています
{'role': 'user', 'name': '一般ユーザー1', 'age': 25}: 成人ユーザーとしてアクセスが許可されています
{'role': 'user', 'name': '一般ユーザー2', 'age': 16}: 未成年ユーザーには一部コンテンツが制限されています
{'role': 'guest'}: 未知の役割: guest
{'name': '不完全なユーザー'}: ユーザー情報が不完全です

※上記コンテンツの内容やソースコードはAIで確認・デバッグしておりますが、間違いやエラー、脆弱性などがある場合は、コメントよりご報告いただけますと幸いです。

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