正则是什么？正则的渊源？正则的有穷状态自动机

Python正则表达式的核心及“趣味”应用

正则的“游戏”规则0——3类元素与4类字符

正则表达式元素可以归为三大类：

字符：字符可以代表一个单独的字符，或者一个字符集合构成的字符串。限定符：允许你在模式中决定字符或者字符串出现的频率。定位符：允许你决定模式是否是一个独立的单词，或者出现的位置必须在句子的开头还是结尾。

正则表达式的代表模式一般由四种不同类型的字符构成：

文字字符：像”abc”确切地匹配”abc“字符串转义字符：一些特殊的字符例如反斜杠，中括号，小括号在正则表达式中居于特殊的意义，所以如果要专门识别这些特殊字符需要转义字符反斜杠。就像”[abc]”可以识别”[abc]”。预定义字符：这类字符类似占位符可以识别某一类字符。例如”\d”可以识别0-9的数字。自定义通配符：包含在中括号中的通配符。例如”[a-d]”识别a,b,c,d之间的任意字符，如果要排除这些字符，可以使用”[^a-d]”。正则的“游戏”规则1——符号大全介绍

限定符

元素

描述

兽型

*

匹配一个元素0次或者多次（最大限度地匹配）

贪心

.*

匹配任意个数的任意字符（包括0个字符）

贪心

?

匹配上一个元素0次或者1次（最大限度地匹配）

不贪心

??

匹配上一个元素0次或者1次（最小限度地匹配）

不贪心

{n,}

匹配上一个元素至少n次

{n,m}

匹配上一个元素n至m次

{n}

匹配上一个元素n次

+

匹配上一个元素一次或者多次

贪心

*——贪心就是一直匹配直到匹配到字符串结束；or 贪婪：当我们使用正则去匹配一个字符串的时候，它会尽可能多地去捕获内容，这个就是正则的贪婪。正则表达式默认匹配方式为贪婪匹配。用*、+ 或 ? 进行不确定匹配，函数将会尽最大可能匹配尽可能长的字符串，但有时我们只想让其匹配最小范围的字串，这需要在*、+ 后加一个问号，表示把贪婪匹配转换为“非贪心”表达式或者最小匹配。

?——不贪心就是遇到匹配成功的字符串就算成功（加? 也就是.*后边的？）;or 非贪婪：当我们使用正则去匹配一个字符串的时候，它会尽可能少地去捕获内容，这个就是正则的非贪婪。

定位符

元素

描述

$

在字符串的结尾匹配

\A

在字符串的开始匹配（包含多行文本）

\b

在单词的边界匹配

\B

不在单词的边界匹配

\Z

在字符串的结尾匹配（包含多行文本）

^

在字符串的开始匹配

字符

元素

描述

.

匹配除了换行符意外的任意字符

[^abc]

匹配除了包含在中括号的任意字符

[^a-z]

匹配除了包含在中括号指定区间字符的任意字符

[abc]

匹配括号中指定的任意一个字符

[a-z]

匹配括号中指定的任意区间中的任意一个字符

\a

响铃字符（ASCII 7）

\c or \C

匹配ASCII 中的控制字符，例如Ctrl+C

\d

匹配数字字符，等同于[0-9]

\D

匹配数字以外的字符

\e

Esc (ASCII 9)

\f

换页符(ASCII 15)

\n

换行符

\r

回车符

\s

白空格（空格，制表符，新行）

\S

匹配白空格（空格，制表符，新行）意外的字符

\t

制表符

\uFFFF

匹配Unicode字符的十六进制代码FFFF。例如，欧元符号的代码20AC

\v

匹配纵向制表符(ASCII 11)

\w

匹配字符，数字和下划线

\W

匹配字符，数字和下划线意外的字符

\xnn

匹配特殊字符，nn代表十六进制的ASCII 码

.*

匹配任意数量的字符（包括0个字符）

正则的“游戏”1——Powershell 玩法

识别IP

类似IP地址的模式通过正则表达式来描述比简单的通配符字符会更加精确。通常会使用字符和量词结合，来指定某个具体的字符应当出现，以及出现的频率：

模式被描述成4个类似的数字，每个数字以圆句句号分割，每个数字的位数介于1-3。另外在开始和结尾可以包含空格。当这些数字处于0到255之间时，IP的验证还是挺完美的。

但是当某个数字超过255时，则显得无能为力。

***Powershell功能已经被MS磨练的无比强大，建议都操练一下，绝对有好处的！如果有不熟悉的，可以看本文下一节“正则的“游戏”2——Python 玩法”。

验证Email格式

如果你想验证用户提供的E-Mail地址是不是一个合法电子邮件格式，可以使用下面的正则表达式：

无论什么时候，希望一个表达式以一个单独的“单词”在文本中出现，可以使用分隔符：单词边界（定位符”\b”），这样正则表达式就会知道你感兴趣的是字符串中除去那些白空格（像空格，制表符，换行符）以外的字符。

大小写敏感

为了和PowerShell的习惯保持一致，操作符-match是大小写不敏感的，如果你想切换至大小写敏感的操作符可以使用“-cmatch”。

组

一串原始的文本行通常有大量有用信息，你可以使用子表达式来收集数据，可以在之后单独使用。基本的规则是所有想通过模式来搜索的数据应当放在圆括号中，因为变量$matches会将这些子表达式以单独的序列返回。如果文本行首先包含了数据，然后是其它文本，两者之间以制表符分割，可以如下描述这段模式:

替换字符串

之前介绍过-replace操作符，你可以能已经知道了怎样替换字符串中的字串。

但是这种简单的替换不可能永远都是高效的，因此可以尝试使用正则表达式来完成替换工作。

下面有一个好玩的例子，用来演示它怎样实用。

也许你会碰到将多个类似的词语替换成同一个词语这样的需求。如果没有正则表达式，需要重复使用replace操作符多次。而每一次replace都会伴随一次遍历，效率明显很低。取而代之，如果使用正则表达式，则非常方便。

删除多余的空格、搜索和移除重复的单词

使用正则表达式可以完成一些日常任务，比如一处一个字符串中多余的白空格。模式需要描述一个空格(字符：“\s”)至少出现两次（限定符：“{2,}”）。然后以一个正常的单空格字符替换。

怎样才能移除文本中多余的单词。这里，仍旧可以再次使用空格。模式可以这样定义：

\b(\w+)(\s+\1){1,}\b

模式会搜索一个单词（以“\b”定位），它由一个单词组成（字符“\w” 和限定符“+”），白空格紧随以后(字符“\s”和限定符“+”)。该模式中，白空格字符和将要被替换的单词必须至少出现一次（至少一次或者更多次，使用限定符“{1,}”）。整个模式会被第一次出现的反向引用给替换掉，也就是位于第一个的单词。

文件操作实例——在d:\1.txt文件中，找到夹在数字串中的字母串

1.txt的内容如下：

1

12

12aaa3

123bbb4

123ccc45

我们是要把aaa bbb ccc找出来。

$reg是一个正则表达式，但注意括号里面(?\w+?)，“\w+?”这段不陌生，非贪婪的匹配Alpha字符。“?”这段与正则表达式本身无关，它是PowerShell弄出来比较方便的获取括号内的匹配值的一个变量。这句有点绕，简单的说，它制造了一个变量，这个变量的值是括号内的正则表达式匹配到的值，即“\w+?”匹配到的值。我们以前学C#的时候，知道用match.Group[n]来获取括号内的值。这里是同样的道理。如果有多个括号，则可以为每个括号设置一个变量。

什么情况下$matches有两个值呢？

如下所示，$pattern变量的值为abc(\d{3})。这个在$matches[0]的值就变成了abc123。这说明，$matches[0]表示的是与正则表达式相匹配的内容。而$matches[1]及之后的内容，则是对应着正则表达式的一个个小括号里面匹配到的内容。示例中我们只有一个小括号，那只有$matches[1]。试想一下，如果正则表达式有多小括号，则会有多个$matches元素值。

正则的“游戏”2——Python 玩法

Python的正则玩法是最多的，这里只列举几个例子；相关例子可以查看文后的链接，或者网上搜索。

正则实现每隔5个字的后面加个符号*

#import reline='有穷状态自动机是一种计算机程序的模型，可以用来转化解析正则表达式。're.sub('(.{5})',r'\1*',line)结果示例：'有穷状态自*动机是一种*计算机程序*的模型，可*以用来转化*解析正则表*达式。'

re模块函数

查找一个匹配项

查找并返回一个匹配项的函数有3个：search、match、fullmatch，分别是：

search： 查找任意位置的匹配项match： 必须从字符串开头匹配fullmatch： 整个字符串与正则完全匹配

查找多个匹配项

讲完查找一项，现在来看看查找多项吧，查找多项函数主要有：findall函数与finditer函数：

findall： 从字符串任意位置查找，返回一个列表finditer：从字符串任意位置查找，返回一个迭代器

两个方法基本类似，只不过一个是返回列表，一个是返回迭代器；列表是一次性生成在内存中，而迭代器是需要使用时一点一点生成出来的，内存使用更优。

分割

re.split(pattern, string, maxsplit=0, flags=0)函数：用pattern分开 string ，maxsplit表示最多进行分割次数，flags表示模式，就是指常量！

注意：str模块也有一个 split函数 ，那这两个函数该怎么选呢？str.split函数功能简单，不支持正则分割，而re.split支持正则。1000次循环以内str.split函数更快，而循环次数1000次以上后re.split函数明显更快，而且次数越多差距越大！

替换

替换主要有sub函数与subn函数，二者功能类似！

先来看看sub函数的用法：

re.sub(pattern, repl, string, count=0, flags=0)函数参数讲解：repl替换掉string中被pattern匹配的字符， count表示最大替换次数，flags表示正则表达式的常量。

值得注意的是：sub函数中的入参：repl替换内容既可以是字符串，也可以是一个函数哦！如果repl为函数时，只能有一个入参：Match匹配对象。

re.subn(pattern, repl, string, count=0, flags=0)函数与re.sub函数功能一致，只不过返回一个元组 (字符串, 替换次数)。

正则的“游戏”3——无语玩法，

只要这个网站还能使用，就请尽情地“测试”吧，先来一个。

上图匹配条件解释：0-9的任一数字开头，单词结尾，所以匹配；

下图匹配条件解释：0-9的任一数字开头，单词结尾，但是中间的内容没有设置条件，所以不匹配；

下图匹配条件解释：0-9的任一数字开头，单词结尾，中间的内容设置了'.*'条件，所以匹配；另外，如果'^[0-9]{4,9}.*\w*$'，就无法匹配。

该游戏抛开的程序语言了，可以专心调试正则的语法，好好的训练。

给出简单案例，作为思考训练吧：

搜索邮政编码并将其替换为字符'lyc'

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