Regex 正则表达式入门
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0，什么是正则表达式
正则表达式（Regular Expression简写为Regex），又称为规则表达式，它是一种强大的文本匹配模式，其用于在字符串中查找匹配符合特定规则的子串。
正则表达式是独立于编程语言而存在的，它并不依赖于某种编程语言。只要一种编程语言实现了正则表达式引擎，那么这种编程语言，就具备了正则表达式模式匹配的功能。每种工具或编程语言对正则表达式的实现，虽有细节上的不同，但基本的使用是相同的。
正则表达式的基本工作原理如下：
1，正则表达式的由来
1956 年，美国数学家Stephen Kleene 在两位神经生理学家（Warren McCulloch 和 Walter Pitts）的早期工作的基础上，发表了一篇标题为神经网事件的表示法的论文，由此引入了正则表达式的概念。
之后，Unix 之父Ken Thompson把这一成果应用于计算搜索算法的一些早期研究。随后，他将这一符号系统应用于Unix 系统中的 qed 编辑器，这是正则表达式的第一个实用程序。
此后，正则表达式被广泛的应用于类Unix 系统的工具中，如 grep，perl 等。
2，正则表达式工具
RegexBuddy 是一个很不错的软件。
Regexr 是一个在线工具。
3，正则表达式语法
正则表达式由一些普通字符（比如英文字母，数字）和元字符（代表特定含义）组成。
正则表达式作为一个字符模板，在字符串中匹配一个或多个符合特定规则的子串。
3.1，元字符
元字符就是包含特定含义的字符。如果想匹配这些元字符，需要使用转义字符\ 进行转义。
下表是一些常用的元字符：
| 字符 | 含义 |
|---|---|
\ |
转义字符，常用于转义元字符 |
. |
匹配除换行符\n 之外的任何单字符 |
$ |
匹配字符串的结尾位置 |
^ |
匹配字符串的开始位置。当写在中括号[]内时，表示不匹配该中括号中的字符集合 |
[^xy] |
匹配非x，非y字符 |
() |
被小括号包含的多个字符，将作为一整个字符 |
(pattern) |
写在小括号()内的表达式，表示一个分组，用于提取内容 |
(?:pattern) |
只表示一个分组，不提取内容 |
[] |
被中括号包含的多个字符，这多个字符的关系是逻辑或的关系 |
[xyz] |
字符集合，匹配x或y或z |
[0-9] |
匹配0到9之间的数字 |
[a-z] |
匹配a到z之间的字符 |
[^a-z] |
匹配不在a到z范围内的任意字符 |
| ` | ` |
| `x | y` |
\b |
匹配一个单词边界 |
\B |
匹配非单词边界 |
\d |
匹配一个数字字符，等价于[0-9] |
\D |
匹配一个非数字字符，等价于[^0-9] |
\s |
匹配任何空白字符，包括空格、制表符等 |
\S |
匹配任何非空白字符 |
\w |
匹配字母、数字、下划线，等价于[A-Za-z0-9_] |
\W |
匹配非字母、非数字、非下划线，等价于[^A-Za-z0-9_] |
\f |
匹配换页符 |
\n |
匹配换行符 |
\r |
匹配回车符 |
\t |
匹配制表符 |
\v |
匹配垂直制表符 |
3.2，限定符
限定符也属于元字符，用来限定一个子表达式出现的次数。
| 字符 | 含义 |
|---|---|
* |
匹配前面的子表达式零次或多次 |
+ |
匹配前面的子表达式一次或多次 |
? |
匹配前面的子表达式零次或一次 |
{n} |
匹配前面的子表达式n次 |
{n,} |
匹配前面的子表达式至少n次 |
{n,m} |
匹配前面的子表达式n 到m 次 |
4，正则表达式示例
我们逐个介绍一下每种元字符的使用方式，下面的例子我们都使用RegexBuddy 软件来演示。
4.1，转义字符\
转义字符用来对一些元字符进行转义，使这些元字符失去其特定的含义，只表示一个普通的字符。
比如我们想匹配字符串aaa^bbb 中的a^b 子串，我们需要用模式a\^b 来匹配，^ 之前需要加一个转义字符\。
4.2，元字符.
元字符. 可匹配任意(除了换行符\n)的单字符，意思就是. 可以代表任意（除了换行符\n）的单字符。
4.3，开始位置^与结束位置$
符号^ 表示匹配的子串在行首，符号$ 表示匹配的子串在行尾。
匹配行首
匹配行尾
行首行尾
4.4，逻辑或|
符号| 写在两个子表达式之间表示逻辑或的意思。
例如模式串ab|cd，匹配ab 或 cd。
4.5，限定符
限定符用于限定一个子表达式出现的次数，一共6 种，这里给出一些示例。
符号*
模式串ab*c，表示字符a和c 之间需要出现0 次或多次字符b。
符号+
模式串ab+c，表示字符a和c 之间需要出现1 次或多次字符b，即至少出现1次字符b。
符号?
模式串ab?c，表示字符a和c 之间需要出现0 次或1次字符b。
符号{n}和{n,}和{n,m}
ab{3}c：符号b 出现的次数必须是3ab{3,}c：符号b 出现的次数必须大于等于3ab{3,5}c：符号b 出现的次数必须在3和5之间，包括3和5
4.6，字符簇[]
写在中括号[] 内的多个字符代表逻辑或的意思。
模式串a[bef]c，表示a和c中间的字符必须是b或e或f。
当符号^ 写在中括号[] 内时，表示逻辑非的意思。
模式串a[^bef]c，表示a和c中间的字符不能是b或e或f。
符号- 写在中括号[]，表示范围的意思：
| 示例 | 含义 |
|---|---|
[a-z] |
表示a 到z 之间的任意字符 |
[A-Z] |
表示A 到Z 之间的任意字符 |
[0-9] |
表示0 到9 之间的任意数字，含义同\d |
[^0-9] |
表示任意非数字，含义同\D |
[A-Za-z0-9_] |
表示任意字母，数字或下划线 ，含义同\w |
[^A-Za-z0-9_] |
表示任意非字母，非数字，非下划线 ，含义同\W |
[ \f\r\t\n] |
表示任意的空白字符，含义同\s |
[^ \f\r\t\n] |
表示任意的非空白字符，含义同\S |
4.7，字符组合()
写在小括号()中的多个字符，会被看成一个整体。
4.8，单词边界\b与\B
符号\b 是指一个单词边界，比如空白字符和标点符号等。
符号\B 表示非单词边界。
5，贪婪与非贪婪模式
正则表达式中贪婪的意思就是贪多，意思就是正则在匹配的过程中，总是去匹配尽可能多的字符，符号? 可以将贪婪转换为非贪婪。
6，在Python 中使用正则
Python 中提供了re 模块，用于支持正则表达式功能。
在python 中一般在表达式前加r，表示原始字符，不用考虑转义的问题。例如r'abc'。
下面打开python 终端：
- 首先引入模块，
import re help(re)可查看re 模块帮助手册dir(re)可查看其支持的属性和方法
>>> python `打开python 终端`
_____________________________________________
Python 2.7.17 (default, Nov 7 2019, 10:07:09)
[GCC 7.4.0] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import re # 引入re 模块
>>>
>>> help(re) # 查看帮助手册
>>>
>>> dir(re) # 查看re 支持的属性和方法
6.1，re 模块常用方法
| 方法 | 含义 |
|---|---|
match |
用于匹配表达式 |
search |
查找匹配项 |
findall |
查找所有的匹配项 |
compile |
编译正则表达式 |
详细解释：
match(pattern, string, flags=0)
Try to apply the pattern at the start of the string, returning
a match object, or None if no match was found.
search(pattern, string, flags=0)
Scan through string looking for a match to the pattern, returning
a match object, or None if no match was found.
findall(pattern, string, flags=0)
Return a list of all non-overlapping matches in the string.
If one or more groups are present in the pattern, return a
list of groups; this will be a list of tuples if the pattern
has more than one group.
Empty matches are included in the result.
compile(pattern, flags=0)
Compile a regular expression pattern, returning a pattern object.
可以看到，每个方法中都有一个flag 参数，它表示匹配模式，默认值为0，表示普通模式。
flag 参数的值有以下几种选择，可以使用符号| 连接多种选择：
`I/IGNORECASE` Perform case-insensitive matching.
`L/LOCALE` Make \w, \W, \b, \B, dependent on the current locale.
`M/MULTILINE` "^" matches the beginning of lines (after a newline)
as well as the string.
"$" matches the end of lines (before a newline) as well
as the end of the string.
`S/DOTALL` "." matches any character at all, including the newline.
`X/VERBOSE` Ignore whitespace and comments for nicer looking RE's.
`U/UNICODE` Make \w, \W, \b, \B, dependent on the Unicode locale.
6.2，match 方法
re.match 尝试从字符串的起始位置开始匹配：
- 成功：返回
SRE_Match对象 - 失败：返回
None
>>> m = re.match(r'abc', 'abcde')
>>> print m # 匹配成功
<_sre.SRE_Match object at 0x7f91544cff80>
>>>
>>>
>>> m = re.match(r'abc', 'fabcde')
>>> print m # `fabcde` 不是以`abc` 开头，匹配失败
None
>>>
6.3，search 方法
re.search 扫描整个字符串，直到找到第一个成功的匹配：
- 成功：返回
SRE_Match对象 - 失败：返回
None
>>> m = re.search(r'abc', 'abcde')
>>> print m # 匹配成功
<_sre.SRE_Match object at 0x7f91544cff80>
>>>
>>> m = re.search(r'abc', 'fabcde')
>>> print m # 匹配成功
<_sre.SRE_Match object at 0x7f9154521b90>
6.4，findall 方法
re.findall 在字符串中查找所有匹配的子串：
- 成功：返回一个列表
- 失败：返回
空列表[]
>>> re.findall(r'abc', 'fabcdeabc')
['abc', 'abc'] # 找到两个`abc` 子串
>>>
>>> re.findall(r'abce', 'fabcdeabc')
[] # 没找到子串
>>>
6.5，compile 方法
在使用正则时，re 模块会先将正则表达式进行编译，然后才会去字符串中匹配。
如果一个正则表达式会使用很多次，我们可以使用re.compile 方法对表达式进行预编译，这样就不会在每次用到这个表达式时都进行编译，有助于提高效率。
该方法返回一个SRE_Pattern 对象，该对象又包含match，search，findall 等方法，使用方法如下：
>>> reg = re.compile(r'abc') # 编译
>>>
>>> type(reg)
<type '_sre.SRE_Pattern'>
>>>
>>> reg.findall('fabcdeabc') # 找到两个
['abc', 'abc']
>>>
>>> reg.match('fabcdeabc') # 没有匹配上
>>>
>>> reg.search('fabcdeabc') # 匹配上
<_sre.SRE_Match object at 0x7f9154521b90>
6.6，SRE_Match 对象
SRE_Match 对象用于获取分组，写在小括号()内的表达式是一个分组。
>>> # 正则中包含两个分组
>>> m = re.match(r'(\d*)-(\w*)', '123-abc-')
>>> m
<_sre.SRE_Match object at 0x7f91544e0ae0>
>>> m.group(0) # 获取整个匹配的串，同 m.group()
'123-abc'
>>> m.group(1) # 获取第一个分组
'123'
>>> m.group(2) # 获取第二个分组
'abc'
>>>
6.7，match，search，findall 比较
我们来看下match，search，findall 三个方法的异同点：
- match：必须从字符串的开头匹配，只会有一个匹配项，返回结果是
SRE_Match对象 - search：扫描整个字符串，直到匹配到第一个为止，只会有一个匹配项，返回结果是
SRE_Match对象 - findall：扫描整个字符串，返回所有的匹配项，返回结果是一个字符串列表
（完。）
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