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揭开正则表达式的神秘面纱


文章编号:1571 / 更新时间:2023-04-12 / 浏览:

正则表达式(regularexpression)描述了一种字符串匹配的模式,可以用来:(1)检查一个串中是否含有符合某个规则的子串,并且可以得到这个子串;(2)根据匹配规则对字符串进行灵活的替换操作。

正则表达式学习起来其实是很简单的,不多的几个较为抽象的概念也很容易理解。之所以很多人感觉正则表达式比较复杂,一方面是因为大多数的文档没有做到由浅入深地讲解,概念上没有注意先后顺序,给读者的理解带来困难;另一方面,各种引擎自带的文档一般都要介绍它特有的功能,然而这部分特有的功能并不是我们首先要理解的。

文章中的每一个举例,都可以点击进入到测试页面进行测试。闲话少说,开始。

字母、数字、汉字、下划线、以及后边章节中没有特殊定义的标点符号,都是"普通字符"。表达式中的普通字符,在匹配一个字符串的时候,匹配与之相同的一个字符。

举例1:表达式"c",在匹配字符串"abcde"时,匹配结果是:成功;匹配到的内容是:"c";匹配到的位置是:开始于2,结束于3。(注:下标从0开始还是从1开始,因当前编程语言的不同而可能不同)

举例2:表达式"bcd",在匹配字符串"abcde"时,匹配结果是:成功;匹配到的内容是:"bcd";匹配到的位置是:开始于1,结束于4。

一些不便书写的字符,采用在前面加"\"的方法。这些字符其实我们都已经熟知了。

代表回车和换行符

还有其他一些在后边章节中有特殊用处的标点符号,在前面加"\"后,就代表该符号本身。比如:^,$都有特殊意义,如果要想匹配字符串中"^"和"$"字符,则表达式就需要写成"\^"和"\$"。

这些转义字符的匹配方法与"普通字符"是类似的。也是匹配与之相同的一个字符。

举例1:表达式"\$d",在匹配字符串"abc$de"时,匹配结果是:成功;匹配到的内容是:"$d";匹配到的位置是:开始于3,结束于5。

1.3能够与'多种字符'匹配的表达式

正则表达式中的一些表示方法,可以匹配'多种字符'其中的任意一个字符。比如,表达式"\d"可以匹配任意一个数字。虽然可以匹配其中任意字符,但是只能是一个,不是多个。这就好比玩扑克牌时候,大小王可以代替任意一张牌,但是只能代替一张牌。

任意一个数字,0~9中的任意一个

任意一个字母或数字或下划线,也就是A~Z,a~z,0~9,_中任意一个

包括空格、制表符、换页符等空白字符的其中任意一个

小数点可以匹配除了换行符(\n)以外的任意一个字符

举例1:表达式"\d\d",在匹配"abc123"时,匹配的结果是:成功;匹配到的内容是:"12";匹配到的位置是:开始于3,结束于5。

举例2:表达式"a.\d",在匹配"aaa100"时,匹配的结果是:成功;匹配到的内容是:"aa1";匹配到的位置是:开始于1,结束于4。

1.4自定义能够匹配'多种字符'的表达式

使用方括号[]包含一系列字符,能够匹配其中任意一个字符。用[^]包含一系列字符,则能够匹配其中字符之外的任意一个字符。同样的道理,虽然可以匹配其中任意一个,但是只能是一个,不是多个。

匹配"a","b","c"之外的任意一个字符

匹配"f"~"k"之间的任意一个字母

匹配"A"~"F","0"~"3"之外的任意一个字符

举例1:表达式"[bcd][bcd]"匹配"abc123"时,匹配的结果是:成功;匹配到的内容是:"bc";匹配到的位置是:开始于1,结束于3。

举例2:表达式"[^abc]"匹配"abc123"时,匹配的结果是:成功;匹配到的内容是:"1";匹配到的位置是:开始于3,结束于4。

1.5修饰匹配次数的特殊符号

前面章节中讲到的表达式,无论是只能匹配一种字符的表达式,还是可以匹配多种字符其中任意一个的表达式,都只能匹配一次。如果使用表达式再加上修饰匹配次数的特殊符号,那么不用重复书写表达式就可以重复匹配。

使用方法是:"次数修饰"放在"被修饰的表达式"后边。比如:"[bcd][bcd]"可以写成"[bcd]{2}"。

表达式重复n次,比如:"\w{2}"相当于"\w\w";"a{5}"相当于"aaaaa"

表达式至少重复m次,最多重复n次,比如:"ba{1,3}"可以匹配"ba"或"baa"或"baaa"

表达式至少重复m次,比如:"\w\d{2,}"可以匹配"a12","_456","M12344"...

匹配表达式0次或者1次,相当于{0,1},比如:"a[cd]?"可以匹配"a","ac","ad"

表达式至少出现1次,相当于{1,},比如:"ab"可以匹配"ab","aab","aaab"...

表达式不出现或出现任意次,相当于{0,},比如:"\^*b"可以匹配"b","^^^b"...

举例1:表达式"\d\.?\d*"在匹配"Itcosts$12.5"时,匹配的结果是:成功;匹配到的内容是:"12.5";匹配到的位置是:开始于10,结束于14。

举例2:表达式"go{2,8}gle"在匹配"Adsbygoooooogle"时,匹配的结果是:成功;匹配到的内容是:"goooooogle";匹配到的位置是:开始于7,结束于17。

1.6其他一些代表抽象意义的特殊符号

一些符号在表达式中代表抽象的特殊意义:

与字符串开始的地方匹配,不匹配任何字符

与字符串结束的地方匹配,不匹配任何字符

匹配一个单词边界,也就是单词和空格之间的位置,不匹配任何字符

进一步的文字说明仍然比较抽象,因此,举例帮助大家理解。

举例1:表达式"^aaa"在匹配"xxxaaaxxx"时,匹配结果是:失败。因为"^"要求与字符串开始的地方匹配,因此,只有当"aaa"位于字符串的开头的时候,"^aaa"才能匹配,比如:"aaaxxxxxx"。

举例2:表达式"aaa$"在匹配"xxxaaaxxx"时,匹配结果是:失败。因为"$"要求与字符串结束的地方匹配,因此,只有当"aaa"位于字符串的结尾的时候,"aaa$"才能匹配,比如:"xxxxxxaaa"。

举例3:表达式".\b."在匹配"@@@abc"时,匹配结果是:成功;匹配到的内容是:"@a";匹配到的位置是:开始于2,结束于4。

进一步说明:"\b"与"^"和"$"类似,本身不匹配任何字符,但是它要求它在匹配结果中所处位置的左右两边,其中一边是"\w"范围,另一边是非"\w"的范围。

举例4:表达式"\bend\b"在匹配"weekend,endfor,end"时,匹配结果是:成功;匹配到的内容是:"end";匹配到的位置是:开始于15,结束于18。

一些符号可以影响表达式内部的子表达式之间的关系:

左右两边表达式之间"或"关系,匹配左边或者右边

(1).在被修饰匹配次数的时候,括号中的表达式可以作为整体被修饰

(2).取匹配结果的时候,括号中的表达式匹配到的内容可以被单独得到

举例6:表达式"(go\s*)"在匹配"Let'sgogogo!"时,匹配结果是:成功;匹配到内容是:"gogogo";匹配到的位置是:开始于6,结束于14。

举例7:表达式"¥(\d\.?\d*)"在匹配"$10.9,¥20.5"时,匹配的结果是:成功;匹配到的内容是:"¥20.5";匹配到的位置是:开始于6,结束于10。单独获取括号范围匹配到的内容是:"20.5"。

2.正则表达式中的一些高级规则

2.1匹配次数中的贪婪与非贪婪

在使用修饰匹配次数的特殊符号时,有几种表示方法可以使同一个表达式能够匹配不同的次数,比如:"{m,n}","{m,}","?","*","",具体匹配的次数随被匹配的字符串而定。这种重复匹配不定次数的表达式在匹配过程中,总是尽可能多的匹配。比如,针对文本"dxxxdxxxd",举例如下:

"\w"将匹配第一个"d"之后的所有字符"xxxdxxxd"

"\w"将匹配第一个"d"和最后一个"d"之间的所有字符"xxxdxxx"。虽然"\w"也能够匹配上最后一个"d",但是为了使整个表达式匹配成功,"\w"可以"让出"它本来能够匹配的最后一个"d"

由此可见,"\w"在匹配的时候,总是尽可能多的匹配符合它规则的字符。虽然第二个举例中,它没有匹配最后一个"d",但那也是为了让整个表达式能够匹配成功。同理,带"*"和"{m,n}"的表达式都是尽可能地多匹配,带"?"的表达式在可匹配可不匹配的时候,也是尽可能的"要匹配"。这种匹配原则就叫作"贪婪"模式。

"\w?"将尽可能少的匹配第一个"d"之后的字符,结果是:"\w?"只匹配了一个"x"

为了让整个表达式匹配成功,"\w?"不得不匹配"xxx"才可以让后边的"d"匹配,从而使整个表达式匹配成功。因此,结果是:"\w?"匹配"xxx"

更多的情况,举例如下:

举例1:表达式"(.*)"与字符串"

aa

举例2:相比之下,表达式"(.*?)"匹配举例1中同样的字符串时,将只得到"

aa

表达式在匹配时,表达式引擎会将小括号"()"包含的表达式所匹配到的字符串记录下来。在获取匹配结果的时候,小括号包含的表达式所匹配到的字符串可以单独获取。这一点,在前面的举例中,已经多次展示了。在实际应用场合中,当用某种边界来查找,而所要获取的内容又不包含边界时,必须使用小括号来指定所要的范围。比如前面的"(.*?)"。

举例3:表达式"<(\w)\s*(\w(=('|").*?\4)?\s*)*>.*?"在匹配""时,匹配结果是成功。如果""与""不配对,则会匹配失败;如果改成其他配对,也可以匹配成功。

2.3预搜索,不匹配;反向预搜索,不匹配

前面的章节中,我讲到了几个代表抽象意义的特殊符号:"^","$","\b"。它们都有一个共同点,那就是:它们本身不匹配任何字符,只是对"字符串的两头"或者"字符之间的缝隙"附加了一个条件。理解到这个概念以后,本节将继续介绍另外一种对"两头"或者"缝隙"附加条件的,更加灵活的表示方法。

格式:"(?=xxxxx)",在被匹配的字符串中,它对所处的"缝隙"或者"两头"附加的条件是:所在缝隙的右侧,必须能够匹配上xxxxx这部分的表达式。因为它只是在此作为这个缝隙上附加的条件,所以它并不影响后边的表达式去真正匹配这个缝隙之后的字符。这就类似"\b",本身不匹配任何字符。"\b"只是将所在缝隙之前、之后的字符取来进行了一下判断,不会影响后边的表达式来真正的匹配。

举例1:表达式"Windows(?=NT|XP)"在匹配"Windows98,WindowsNT,Windows2000"时,将只匹配"WindowsNT"中的"Windows",其他的"Windows"字样则不被匹配。

举例2:表达式"(\w)((?=\1\1\1)(\1))"在匹配字符串"aaaffffff999999999"时,将可以匹配6个"f"的前4个,可以匹配9个"9"的前7个。这个表达式可以读解成:重复4次以上的字母数字,则匹配其剩下最后2位之前的部分。当然,这个表达式可以不这样写,在此的目的是作为演示之用。

格式:"(?!xxxxx)",所在缝隙的右侧,必须不能匹配xxxxx这部分表达式。

举例3:表达式"((?!\bstop\b).)"在匹配"fdjkaljfdlstopfjdslafdj"时,将从头一直匹配到"stop"之前的位置,如果字符串中没有"stop",则匹配整个字符串。

举例4:表达式"do(?!\w)"在匹配字符串"done,do,dog"时,只能匹配"do"。在本条举例中,"do"后边使用"(?!\w)"和使用"\b"效果是一样的。

这两种格式的概念和正向预搜索是类似的,反向预搜索要求的条件是:所在缝隙的"左侧",两种格式分别要求必须能够匹配和必须不能够匹配指定表达式,而不是去判断右侧。与"正向预搜索"一样的是:它们都是对所在缝隙的一种附加条件,本身都不匹配任何字符。

举例5:表达式"(?<=\d{4})\d(?=\d{4})"在匹配"1234567890123456"时,将匹配除了前4个数字和后4个数字之外的中间8个数字。由于JScript.RegExp不支持反向预搜索,因此,本条举例不能够进行演示。很多其他的引擎可以支持反向预搜索,比如:Java1.4以上的java.util.regex包,.NET中System.Text.RegularExpressions命名空间,boost::regex以及GRETA正则表达式库等。

还有一些在各个正则表达式引擎之间比较通用的规则,在前面的讲解过程中没有提到。

3.1表达式中,可以使用"\xXX"和"\uXXXX"表示一个字符("X"表示一个十六进制数)

编号在0~255范围的字符,比如:空格可以使用"\x20"表示

任何字符可以使用"\u"再加上其编号的4位十六进制数表示,比如:"\u4E2D"

3.2在表达式"\s","\d","\w","\b"表示特殊意义的同时,对应的大写字母表示相反的意义

匹配所有非空白字符("\s"可匹配各个空白字符)

匹配所有的非数字字符

匹配所有的字母、数字、下划线以外的字符

匹配非单词边界,即左右两边都是"\w"范围或者左右两边都不是"\w"范围时的字符缝隙

3.3在表达式中有特殊意义,需要添加"\"才能匹配该字符本身的字符汇总

匹配输入字符串的开始位置。要匹配"^"字符本身,请使用"\^"

匹配输入字符串的结尾位置。要匹配"$"字符本身,请使用"\$"

标记一个子表达式的开始和结束位置。要匹配小括号,请使用"\("和"\)"

用来自定义能够匹配'多种字符'的表达式。要匹配中括号,请使用"\["和"\]"

修饰匹配次数的符号。要匹配大括号,请使用"\{"和"\}"

匹配除了换行符(\n)以外的任意一个字符。要匹配小数点本身,请使用"\."

修饰匹配次数为0次或1次。要匹配"?"字符本身,请使用"\?"

修饰匹配次数为至少1次。要匹配""字符本身,请使用"\"

修饰匹配次数为0次或任意次。要匹配"*"字符本身,请使用"\*"

左右两边表达式之间"或"关系。匹配"|"本身,请使用"\|"

3.4括号"()"内的子表达式,如果希望匹配结果不进行记录供以后使用,可以使用"(?:xxxxx)"格式

举例1:表达式"(?:(\w)\1)"匹配"abbccddefg"时,结果是"bbccdd"。括号"(?:)"范围的匹配结果不进行记录,因此"(\w)"使用"\1"来引用。

3.5常用的表达式属性设置简介:Ignorecase,Singleline,Multiline,Global

默认情况下,表达式中的字母是要区分大小写的。配置为Ignorecase可使匹配时不区分大小写。有的表达式引擎,把"大小写"概念延伸至UNICODE范围的大小写。

默认情况下,小数点"."匹配除了换行符(\n)以外的字符。配置为Singleline可使小数点可匹配包括换行符在内的所有字符。

默认情况下,表达式"^"和"$"只匹配字符串的开始①和结尾④位置。如:

主要在将表达式用来替换时起作用,配置为Global表示替换所有的匹配。

4.1如果要要求表达式所匹配的内容是整个字符串,而不是从字符串中找一部分,那么可以在表达式的首尾使用"^"和"$",比如:"^\d$"要求整个字符串只有数字。

4.2如果要求匹配的内容是一个完整的单词,而不会是单词的一部分,那么在表达式首尾使用"\b",比如:使用"\b(if|while|else|void|int……)\b"来匹配程序中的关键字。

4.3表达式不要匹配空字符串。否则会一直得到匹配成功,而结果什么都没有匹配到。比如:准备写一个匹配"123"、"123."、"123.5"、".5"这几种形式的表达式时,整数、小数点、小数数字都可以省略,但是不要将表达式写成:"\d*\.?\d*",因为如果什么都没有,这个表达式也可以匹配成功。更好的写法是:"\d\.?\d*|\.\d"。

4.5合理选择贪婪模式与非贪婪模式,参见话题讨论。

4.6或"|"的左右两边,对某个字符最好只有一边可以匹配,这样,不会因为"|"两边的表达式因为交换位置而有所不同。

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