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正則表達式(regex)入門、元字符(特殊字符)學習與提高

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什么是正則表達式呢?
正則表達式,又稱正規表示法、常規表示法(英語:Regular Expression,在代碼中常簡寫為regex、regexp或RE),它是計算機科學的一個概念。正則表達式使用單個字符串來描述、匹配一系列符合某個句法規則的字符串。幾乎在各種計算機編程語言中都有用到。可以分為普通正則表達式、擴展正則表達式、高級正則表達式。普通正則表達式在linux shell中常用到,高級正則表達式語法規范,基本由perl演化而來。目前常見程序語言(php,perl,python,java,c#)都支持高級正則表達式。

我們為什么要學習正則表達式?
高級程序語言的正則表達式幾乎都從perl語言發展而來,因此,語法幾乎一致。你學好了,一門正則表達式語言。幾乎在所有程序語言中就可以用到。就像,我知道sql語法,后端mysql,mssql幾乎都通用。這個也是我們需要學好正則表達式一個原因,通用性。另外一個原因是:正則表達式強大的文本匹配功能。很多文本匹配處理,如果沒有正則表達式,還真的很難做出來。如:從一段字符串,讀出手機號格式,我們如果用字符串查找,需要做循環,需要寫判斷。估計耗費不少代碼,開發時間。如果用正則表達式,就一行代碼就可以了。匹配所有成對的:html標簽,如果要做這個,我們發現非常復雜,要處理層次,要匹配標簽。一般同人短短幾個小時可能完成不了。如果用正則表達式,估計也就幾分鐘而已。

正則表達式字符串格式
既然我們知道正則表達式重要性,通用性。那么我們對常見格式可以了解下。一般正則表達式由:普通字符+特殊字符(元字符)一起組成的字符串。如:匹配“ab開頭,后面緊跟數字字符串“ “ab\d+” 這其中ab就是普通字符,\d代表可以是0-9數字,+代表前面字符可以出現1次或以上。哈哈,看起來還真的很容易吧!

正則表達式無論是普通還是擴展還是高級正則表達式。不同之處,可能在特殊字符方面有些不同。很多特殊字符,可以組合,形成一套新匹配規則。這里就不說太深了。我們一般只要知道它的常見元字符。基本上常見正則表達式就可以寫出來了。

以下是javascript 正則表達式常見的元字符:

字符 描述
\ 將下一個字符標記為一個特殊字符、或一個原義字符、或一個 后向引用、或一個八進制轉義符。例如,'n' 匹配字符 "n"。'\n' 匹配一個換行符。序列 ‘\\' 匹配 "\" 而 "\(" 則匹配 "("。
^ 匹配輸入字符串的開始位置。如果設置了 RegExp 對象的 Multiline 屬性,^ 也匹配 ‘\n' 或 ‘\r' 之后的位置。
$ 匹配輸入字符串的結束位置。如果設置了RegExp 對象的 Multiline 屬性,$ 也匹配 ‘\n' 或 ‘\r' 之前的位置。
* 匹配前面的子表達式零次或多次。例如,zo* 能匹配 "z" 以及 "zoo"。 * 等價于{0,}。
+ 匹配前面的子表達式一次或多次。例如,'zo+' 能匹配 "zo" 以及 "zoo",但不能匹配 "z"。+ 等價于 {1,}。
? 匹配前面的子表達式零次或一次。例如,"do(es)?" 可以匹配 "do" 或 "does" 中的"do" 。? 等價于 {0,1}。
{n} n 是一個非負整數。匹配確定的 n 次。例如,'o{2}' 不能匹配 "Bob" 中的 ‘o',但是能匹配 "food" 中的兩個 o。
{n,} n 是一個非負整數。至少匹配n 次。例如,'o{2,}' 不能匹配 "Bob" 中的 ‘o',但能匹配 "foooood" 中的所有 o。'o{1,}' 等價于 ‘o+'。'o{0,}' 則等價于 ‘o*'。
{n,m} m  n 均為非負整數,其中n = m。最少匹配 n 次且最多匹配 m 次。劉, "o{1,3}" 將匹配 "fooooood" 中的前三個 o。'o{0,1}' 等價于 ‘o?'。請注意在逗號和兩個數之間不能有空格。
? 當該字符緊跟在任何一個其他限制符 (*, +, ?, {n}, {n,}, {n,m}) 后面時,匹配模式是非貪婪的。非貪婪模式盡可能少的匹配所搜索的字符串,而默認的貪婪模式則盡可能多的匹配所搜索的字符串。例如,對于字符串 "oooo",'o+?' 將匹配單個 "o",而 ‘o+' 將匹配所有 ‘o'。
. 匹配除 "\n" 之外的任何單個字符。要匹配包括 ‘\n' 在內的任何字符,請使用象 ‘[.\n]‘ 的模式。
(pattern) 匹配pattern 并獲取這一匹配。所獲取的匹配可以從產生的 Matches 集合得到,在VBScript 中使用 SubMatches 集合,在JScript 中則使用 $0$9 屬性。要匹配圓括號字符,請使用 ‘\(‘ 或 ‘\)'。
(?:pattern) 匹配 pattern 但不獲取匹配結果,也就是說這是一個非獲取匹配,不進行存儲供以后使用。這在使用 "或" 字符 (|) 來組合一個模式的各個部分是很有用。例如, ‘industr(?:y|ies) 就是一個比 ‘industry|industries' 更簡略的表達式。
(?=pattern) 正向預查,在任何匹配 pattern 的字符串開始處匹配查找字符串。這是一個非獲取匹配,也就是說,該匹配不需要獲取供以后使用。例如, ‘Windows (?=95|98|NT|2000)' 能匹配 "Windows 2000" 中的 "Windows" ,但不能匹配 "Windows 3.1" 中的 "Windows"。預查不消耗字符,也就是說,在一個匹配發生后,在最后一次匹配之后立即開始下一次匹配的搜索,而不是從包含預查的字符之后開始。
(?!pattern) 負向預查,在任何不匹配Negative lookahead matches the search string at any point where a string not matching pattern 的字符串開始處匹配查找字符串。這是一個非獲取匹配,也就是說,該匹配不需要獲取供以后使用。例如'Windows (?!95|98|NT|2000)' 能匹配 "Windows 3.1" 中的 "Windows",但不能匹配 "Windows 2000" 中的 "Windows"。預查不消耗字符,也就是說,在一個匹配發生后,在最后一次匹配之后立即開始下一次匹配的搜索,而不是從包含預查的字符之后開始
x|y 匹配 x  y。例如,'z|food' 能匹配 "z" 或 "food"。'(z|f)ood' 則匹配 "zood" 或 "food"。
[xyz] 字符集合。匹配所包含的任意一個字符。例如, ‘[abc]‘ 可以匹配 "plain" 中的 ‘a'。
[^xyz] 負值字符集合。匹配未包含的任意字符。例如, ‘[^abc]‘ 可以匹配 "plain" 中的'p'。
[a-z] 字符范圍。匹配指定范圍內的任意字符。例如,'[a-z]‘ 可以匹配 ‘a' 到 ‘z' 范圍內的任意小寫字母字符。
[^a-z] 負值字符范圍。匹配任何不在指定范圍內的任意字符。例如,'[^a-z]‘ 可以匹配任何不在 ‘a' 到 ‘z' 范圍內的任意字符。
\b 匹配一個單詞邊界,也就是指單詞和空格間的位置。例如, ‘er\b' 可以匹配"never" 中的 ‘er',但不能匹配 "verb" 中的 ‘er'。
\B 匹配非單詞邊界。'er\B' 能匹配 "verb" 中的 ‘er',但不能匹配 "never" 中的 ‘er'。
\cx 匹配由x指明的控制字符。例如, \cM 匹配一個 Control-M 或回車符。 x 的值必須為 A-Z 或 a-z 之一。否則,將 c 視為一個原義的 ‘c' 字符。
\d 匹配一個數字字符。等價于 [0-9]。
\D 匹配一個非數字字符。等價于 [^0-9]。
\f 匹配一個換頁符。等價于 \x0c 和 \cL。
\n 匹配一個換行符。等價于 \x0a 和 \cJ。
\r 匹配一個回車符。等價于 \x0d 和 \cM。
\s 匹配任何空白字符,包括空格、制表符、換頁符等等。等價于 [ \f\n\r\t\v]。
\S 匹配任何非空白字符。等價于 [^ \f\n\r\t\v]。
\t 匹配一個制表符。等價于 \x09 和 \cI。
\v 匹配一個垂直制表符。等價于 \x0b 和 \cK。
\w 匹配包括下劃線的任何單詞字符。等價于'[A-Za-z0-9_]‘。
\W 匹配任何非單詞字符。等價于 ‘[^A-Za-z0-9_]‘。
\xn 匹配 n,其中 n 為十六進制轉義值。十六進制轉義值必須為確定的兩個數字長。例如, ‘\x41′ 匹配 "A"。'\x041′ 則等價于 ‘\x04′ "1"。正則表達式中可以使用 ASCII 編碼。.
\num 匹配 num,其中 num 是一個正整數。對所獲取的匹配的引用。例如,'(.)\1′ 匹配兩個連續的相同字符。
\n 標識一個八進制轉義值或一個后向引用。如果 \n 之前至少 n 個獲取的子表達式,則 n 為后向引用。否則,如果 n 為八進制數字 (0-7),則 n 為一個八進制轉義值。
\nm 標識一個八進制轉義值或一個后向引用。如果 \nm 之前至少有is preceded by at least nm 個獲取得子表達式,則 nm 為后向引用。如果 \nm 之前至少有 n 個獲取,則 n 為一個后跟文字 m 的后向引用。如果前面的條件都不滿足,若 n  m均為八進制數字 (0-7),則 \nm 將匹配八進制轉義值 nm
\nml 如果 n 為八進制數字 (0-3),且 m  l 均為八進制數字 (0-7),則匹配八進制轉義值 nml。
\un 匹配 n,其中 n 是一個用四個十六進制數字表示的 Unicode 字符。例如, \u00A9 匹配版權符號 (?)。

從上面元字符里面,我們看到,很多元字符,實際上可以代表一組普通字符。因此,我們要匹配一些字符串,正則表達式往往會有很多種。如:匹配0-9數字,可以用[0-9],\d,[0123456789] ,這樣3種都可以,條條大路通羅馬,都是對的。那么那一種正則表達式更好呢,性能更高呢,匹配速度更快呢?通過10萬次 循環匹配,發現幾種幾乎相差不大,\d速度比[0-9快,[0-9]比[0123456789]快。從正則表達式精簡]程度方面,\d最簡單。使用時候,我們盡量用代表字符集元字符去匹配。精簡且速度快!

怎么樣書寫正則表達式呢?
我們寫正則表達式,都是從分析匹配字符串特點開始,然后逐步補充其它元字符,普通字符。匹配從左到右。

例如:我們要匹配一個手機號碼。

1. 分析字符串特點,手機號碼是數字,并且是以1開頭,11位長

2.可以寫”1\d”   1開頭,后面跟著數字 也可以是:1[0-9]

3.數字長度是11位 ,繼續補充1\d{10} ,后面數字長11字符,也可以是:1[0-9]{10} ;{}里面數字,表示它左邊字符可以重復出現次數

4.所有字符必須是11位,因此頭尾直接必須滿足條件,因此可以是:^1\d{10}$ 了。

例如:我們匹配QQ號碼

1.分析QQ號碼特點是,號碼是 最少是5位數,首位字符非0,最大長度,目前到11位了

2.可以先定義首位字符,[1-9]\d    首位字符是1到9,后面是字符

3.后面字符個數在4到10位 [1-9]\d{4,10}

4.所有字符串必須都滿足上面匹配,因為可以寫成:^[1-9]\d{4,10}

例如:匹配IP地址

1.分析ip結構是,每節 0-255,中間用”.”分割,一共有4節

2.首先我們寫第一個0-255 ,可以分解為0-9 一位數,10-99兩位數,100-199三位數,200-249三位數第2節,250-255第四節

[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5]   “|”表示或者,計算優先級最低,左右兩邊可以是多個元字符普通字符組合字符串為一個整體。

3.這樣的字符,有三次重復,中間加”.” ,所以結果是:

[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5]\. ,因為是點字符是元字符,所有需要轉義。這樣是不是可以了呢,我們發現有問題,”|”優先級最低,這樣會把最后\.字符表,組合為:“25[0-5] \.”了。因此,應該是前面幾種情況,后面跟個”.”字符,正確是:([0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\. ,這樣就達到要求了。我們會發現,實際上每家一個()字符,都一個子匹配,會在匹配結果里面出現()內容。這里我們加()目的是,讓優先計算,因此不需要里面子匹配內容。我們可以加忽略子匹配內容字符:?: ,結果將變為:(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.

4.一段已經匹配到了,然后我們這樣需要重復三次,我們可以直接重復上一個表達式3次:

方法一:(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.

方法二:把第一段作為分組,重復3次    ((?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.){3} ,然后同樣忽略子匹配結果,可以變為:

(?:(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.){3} 哈哈,看到這個表達式是不是很暈了,其實一個長的表達式,都是從一點一點加上去的。這個利用到,重復次數,將結果簡化不少了。

5.最后還有一段0-255匹配

(?:(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.){3}(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5]) ,也就是在后面加多一個0-255匹配即可,然后在上面再加上頭尾限定符,變成了:^(?:(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.){3}(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])$

下面一個圖,是讀一段文字里面,所有IP個格式地址

其中(?=……)是正向匹配,搜索左邊字符串,并且該字符串右邊必須滿足?=后面匹配成功的才匹配成功!

好了,寫了這么些例子,發現一口氣能從很簡單正則表達式,匹配到這么長的表達式了。是不是感覺有些暈了,其實不奇怪,長的正則表達式都是從簡單正則表達式得到。逐步加上去了。 歡迎討論交流!

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