Java 正则表达式【匹配与分组基本原理】

简介: Java 正则表达式【匹配与分组基本原理】

简介

       我们一般使用正则表达式是用来处理字符串的,不管是实际的开发中还是我们的算法竞赛中,使用正则表达式绝对可以大大提升我们的效率。


      正则表达式(regular expression)其实就是对字符串进行模式匹配的技术。


快速入门

我们这里演示一个案例,使用正则表达式匹配下面字符串中的所有英文单词:

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
public class RegexDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        String content = "1995年,互联网的蓬勃发展给了Oak机会。业界为了使死板、单调的" +
                "静态网页能够“灵活”起来,急需一种软件技术来开发一种程序,这种程序可以通过" +
                "网络传播并且能够跨平台运行。于是,世界各大IT企业为此纷纷投入了大量的人力" +
                "、物力和财力。这个时候,Sun公司想起了那个被搁置起来很久的Oak,并且重新审" +
                "视了那个用软件编写的试验平台,由于它是按照嵌入式系统硬件平台体系结构进行编" +
                "写的,所以非常小,特别适用于网络上的传输系统,而Oak也是一种精简的语言,程" +
                "序非常小,适合在网络上传输。Sun公司首先推出了可以嵌入网页并且可以随同网页" +
                "在网络上传输的Applet(Applet是一种将小程序嵌入到网页中进行执行的技术)" +
                ",并将Oak更名为Java。5月23日,Sun公司在Sun world会议上正式发布Java和" +
                "HotJava浏览器。IBM、Apple、DEC、Adobe、HP、Oracle、Netscape和微软" +
                "等各大公司都纷纷停止了自己的相关开发项目,竞相购买了Java使用许可证,并为自" +
                "己的产品开发了相应的Java平台。";
        // 提取文章中所有英文单词
        Pattern pattern = Pattern.compile("[a-zA-Z]+");
        Matcher matcher = pattern.matcher(content);
        while (matcher.find()){
            // 匹配到的内容都会放到 matcher.group(0)里面
            System.out.println(matcher.group(0));
        }
    }
}

运行结果:

Oak
IT
Sun
Oak
Oak
Sun
Applet
Applet
Oak
Java
Sun
Sun
world
Java
HotJava
IBM
Apple
DEC
Adobe
HP
Oracle
Netscape
Java
Java

同理,如果我们想要获取字符串中所有的数字获取字符串中所有字符串或者数字,只需要这样修改:

        Pattern pattern = Pattern.compile("[0-9]+");
        Pattern pattern = Pattern.compile("([0-9]+)|([a-zA-Z]+)");

     要知道,我们自己实现的话会很复杂,我自己尝试过,比如实现提取所有英文字符,我们需要这样来设计:

  • 把字符串转为 char 数组
  • 遍历数组,判断字符的 ASCII码是否在 [a,z] , [A,Z]范围内
  • 判断英文字符前的字符是否为非英文字符,如果是在字符前添加空格(防止结果连成一片)
  • 判断英文字符后的字符是否为非英文字符,如果是在字符后添加空格(防止结果连成一片)

       可以看到,我们自己编写程序去实现确实是十分复杂,所以为什么不学习正则表达式呢,取英文字符是比较简单的案例,如果遇到验证邮箱、手机号、身份证号、ip地址、提取字符串等需要各种字符串处理算法的时候,手写算法是十分烧脑的,最好的办法就是找到规律使用正则表达式,提高开发效率!              


除此之外,我们学习的网络爬虫在做数据处理的时候,比如各种新闻标题、产品标题、商品评论,这些文本通常都是在超链接或者一些特殊标签内部,这时候我们直接使用正则表达式就可以很轻松地实现标签内文本的提取,这样,我们只需要专心爬虫的代码,而不需要过于担心爬到数据后的数据处理问题了。

底层实现

       我们这里主要讨论一下 Java正则表达式中,matcher.find()matcher.group(int group) 的底层是怎么实现的。

案例

找出四个数字连在一起的子串

1998年12月8日,第二代Java平台的企业版J2EE发布。1999年6月,Sun公司发布了第二代Java平台(简称为
Java2)的3个版本:J2ME(Java2 Micro Edition,Java2平台的微型版),应用于移动、无线及有限资源的
环境;J2SE(Java 2 Standard Edition,Java 2平台的标准版),应用于桌面环境;J2EE(Java   
 2Enterprise Edition,Java 2平台的企业版),应用3443于基于Java的应用服务器。Java 2平台的发布
,是Java发展过程中最重要的一个里程碑,标志着Java的应用开始普及9889

代码:

// 1. 找出四个数字连在一起的子串
        // \\d 代表数字
        String regex = "\\d\\d\\d\\d";
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        Matcher matcher = pattern.matcher(content);
        while (matcher.find()){
            System.out.println(matcher.group());   // 无参时默认就是 group(0)
        }


输出结果:

1998
1999
3443
9889

我们开始分析代码以及通过debug分析源码:

matcher.find() & matcher.group() 原理

matcher.group(0)

  • 首先,根据我们给它的规则去匹配,定位到满足要求的子字符串位置(比如1998)
  • 然后,将子字符串的开始的索引记录到 matcher 对象的属性中去(int[] groups)。
  • groups[0] = 0 , 把该子字符串结束的索引+1的值记录到 groups[1]中去,groups[1] = 4

我们Matcher类的属性 int[] groups 的初始大小为 20 ,初始值均为 -1.

我们Matcher类的属性 int[] groups 的初始大小为 20 ,初始值均为 -1.

  • 同时记录属性oldLast 的值为 该子字符串结束的索引+1的值, 即 4,即下次执行matcher.find() 的时候从 4 开始。
  • 接下来我们分析 matcher.group(0) 的源码:
public String group(int group) {
        if (first < 0)
            throw new IllegalStateException("No match found");
        if (group < 0 || group > groupCount())
            throw new IndexOutOfBoundsException("No group " + group);
        if ((groups[group*2] == -1) || (groups[group*2+1] == -1))
            return null;
        return getSubSequence(groups[group * 2], groups[group * 2 + 1]).toString();
    }

此时我们调用 mactcher.group(0) 的话,很明显会返回 getSubSequence(groups[0],groups[1]).toString(); 相当于根据 groups[0]=0 和 groups[1]=4 记录的位置来截取字符串 ,注意是左闭右开的 [0,4)。 此时,输出 1998.

继续下一次 matcher.find() 方法,这次定位到了 1999 这个位置:

  • 此时,groups[0] = 31, groups[1] = 35 ,oldLast = 35 。
  • 同样再次调用 matcher.group(0) , 输出 1999

到这里,我们基本了解了 group(0) 的含义,每次调用matcher.group(0) 它都会去查找字符串中的子串首尾下标,这些下标存在 groups数组中 ,而且首下标永远都是 groups[0] ,尾下标永远都是 groups[1] 。


但是如果我们调用的是 group(1)、或者group(n) 又会是怎样的情况呢?

matcher.group(n)

其实,group(n) 涉及到的是一个分组的概念,体现在代码中的匹配语句上就是括号,我们对上面的匹配语句做一个修改:

String regex = "(\\d\\d)(\\d\\d)";
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
        Matcher matcher = pattern.matcher(content);
        while (matcher.find()){
            System.out.println(matcher.group());   // 无参时默认就是 group(0)
            System.out.println(matcher.group(1));
            System.out.println(matcher.group(2));
        }

输出结果:

group(0) = 1998
group(1) = 19
group(2) = 98
group(0) = 1999
group(1) = 19
group(2) = 99
group(0) = 3443
group(1) = 34
group(2) = 43
group(0) = 9889
group(1) = 98
group(2) = 89

此时,我们再从 matcher.find()  开始分析:

  • 首先,根据我们给它的规则去匹配,定位到满足要求的子字符串位置(比如(19)(98)
  • 然后,将子字符串的开始的索引记录到 matcher 对象的属性中去(int[] groups)。


  • groups[0] = 0 , 把该子字符串结束的索引+1的值记录到 groups[1]中去,groups[1] = 4
  • 记录1组()匹配到的子串下标到 groups[2] = 0 , groups[3] = 2。
  • 记录2组()匹配到的子串下标到 groups[4] = 2 , groups[5] = 4。
  • 如果还有更多组,以此类推...

到这里,我们基本了解了分组的实现原理:groups数组负责存储子字符串的下标以及子字符串内每组子串的首尾下标,我们的 getSubSequence(groups[group * 2], groups[group * 2 + 1]) 方法会去根据 matcher.group(int group) 给的参数 group 去查找对应groups数组的首尾下标,从而调用String.substring(start,end) 截取出每组对应的子串。

不得不说,getSubSequence(groups[group * 2], groups[group * 2 + 1]),这个参数的设置确实十分巧妙!

总结

如果正则表达式中有() 即分组

取出匹配的字符串规则如下:

  • group(0) 代表匹配到的子字符串,不分组
  • group(1) 代表匹配到的子字符串第1组
  • group(2) 代表匹配到的子字符串第2组
  • ...
  • 但是参数不能越界,不能超过分组数
相关文章
|
19天前
|
存储 Java 关系型数据库
高效连接之道:Java连接池原理与最佳实践
在Java开发中,数据库连接是应用与数据交互的关键环节。频繁创建和关闭连接会消耗大量资源,导致性能瓶颈。为此,Java连接池技术通过复用连接,实现高效、稳定的数据库连接管理。本文通过案例分析,深入探讨Java连接池的原理与最佳实践,包括连接池的基本操作、配置和使用方法,以及在电商应用中的具体应用示例。
37 5
|
8天前
|
存储 算法 Java
大厂面试高频:什么是自旋锁?Java 实现自旋锁的原理?
本文详解自旋锁的概念、优缺点、使用场景及Java实现。关注【mikechen的互联网架构】,10年+BAT架构经验倾囊相授。
大厂面试高频:什么是自旋锁?Java 实现自旋锁的原理?
|
8天前
|
Java
Java之CountDownLatch原理浅析
本文介绍了Java并发工具类`CountDownLatch`的使用方法、原理及其与`Thread.join()`的区别。`CountDownLatch`通过构造函数接收一个整数参数作为计数器,调用`countDown`方法减少计数,`await`方法会阻塞当前线程,直到计数为零。文章还详细解析了其内部机制,包括初始化、`countDown`和`await`方法的工作原理,并给出了一个游戏加载场景的示例代码。
Java之CountDownLatch原理浅析
|
10天前
|
Java 索引 容器
Java ArrayList扩容的原理
Java 的 `ArrayList` 是基于数组实现的动态集合。初始时,`ArrayList` 底层创建一个空数组 `elementData`,并设置 `size` 为 0。当首次添加元素时,会调用 `grow` 方法将数组扩容至默认容量 10。之后每次添加元素时,如果当前数组已满,则会再次调用 `grow` 方法进行扩容。扩容规则为:首次扩容至 10,后续扩容至原数组长度的 1.5 倍或根据实际需求扩容。例如,当需要一次性添加 100 个元素时,会直接扩容至 110 而不是 15。
Java ArrayList扩容的原理
|
6天前
|
Java
探索Java中的Lambda表达式
【10月更文挑战第37天】本文将带你深入理解Java的Lambda表达式,从基础语法到高级特性,通过实例讲解其在函数式编程中的应用。我们还将探讨Lambda表达式如何简化代码、提高开发效率,并讨论其在实际项目中的应用。
|
8天前
|
Java API
Java中的Lambda表达式与函数式编程####
【10月更文挑战第29天】 本文将深入探讨Java中Lambda表达式的实现及其在函数式编程中的应用。通过对比传统方法,我们将揭示Lambda如何简化代码、提高可读性和维护性。文章还将展示一些实际案例,帮助读者更好地理解和应用Lambda表达式。 ####
|
8天前
|
JSON 自然语言处理 Java
这款轻量级 Java 表达式引擎,真不错!
AviatorScript 是一个高性能、轻量级的脚本语言,基于 JVM(包括 Android 平台)。它支持数字、字符串、正则表达式、布尔值等基本类型,以及所有 Java 运算符。主要特性包括函数式编程、大整数和高精度运算、完整的脚本语法、丰富的内置函数和自定义函数支持。适用于规则判断、公式计算、动态脚本控制等场景。
|
13天前
|
Java API 开发者
Java中的Lambda表达式与函数式编程####
在Java的演变过程中,Lambda表达式和函数式编程的引入无疑是一次重大的飞跃。本文将深入探讨Lambda表达式的定义、用法及优势,并结合实例说明如何在Java中利用Lambda表达式进行函数式编程。通过对比传统编程方式,揭示Lambda表达式如何简化代码、提高开发效率和可维护性。 ####
|
21天前
|
自然语言处理 安全 Java
Aviator Java 表达式引擎
AviatorScript 是一门高性能、轻量级寄宿于 JVM 之上的脚本语言。
40 10
|
16天前
|
存储 Java 关系型数据库
在Java开发中,数据库连接是应用与数据交互的关键环节。本文通过案例分析,深入探讨Java连接池的原理与最佳实践
在Java开发中,数据库连接是应用与数据交互的关键环节。本文通过案例分析,深入探讨Java连接池的原理与最佳实践,包括连接创建、分配、复用和释放等操作,并通过电商应用实例展示了如何选择合适的连接池库(如HikariCP)和配置参数,实现高效、稳定的数据库连接管理。
34 2