正则表达式详解

什么是正则表达式

正则表达式，又称规则表达式，通常被用来检索、替换那些符合某个模式(规则)的文本。

正则表达式是对字符串操作的一种逻辑公式，就是用事先定义好的一些特定字符、及这些特定字符的组合，组成一个"规则字符串"，这个"规则字符串"用来表达对字符串的一种过滤逻辑。

给定一个正则表达式和另一个字符串，我们可以达到如下的目的：

• 给定的字符串是否符合正则表达式的过滤逻辑（“匹配”）；
• 通过正则表达式，从文本字符串中获取我们想要的特定部分（“过滤”）。

正则表达式的常见语法

Python 的 re 模块

在 Python 中，我们可以使用内置的 re 模块来使用正则表达式。

有一点需要特别注意的是，正则表达式使用 对特殊字符进行转义，所以如果我们要使用原始字符串，只需加一个 r 前缀，示例：

r'chuanzhiboke\t\.\tpython'

re 模块的一般使用步骤如下：

1. 使用 compile() 函数将正则表达式的字符串形式编译为一个 Pattern 对象
2. 通过 Pattern 对象提供的一系列方法对文本进行匹配查找，获得匹配结果，一个 Match 对象。
3. 最后使用 Match 对象提供的属性和方法获得信息，根据需要进行其他的操作

compile 函数

compile 函数用于编译正则表达式，生成一个 Pattern 对象，它的一般使用形式如下：

import re
# 将正则表达式编译成 Pattern 对象
pattern = re.compile(r'\d+')

在上面，我们已将一个正则表达式编译成 Pattern 对象，接下来，我们就可以利用 pattern 的一系列方法对文本进行匹配查找了。

Pattern 对象的一些常用方法主要有：

• match 方法：从起始位置开始查找，一次匹配
• search 方法：从任何位置开始查找，一次匹配
• findall 方法：全部匹配，返回列表
• finditer 方法：全部匹配，返回迭代器
• split 方法：分割字符串，返回列表
• sub 方法：替换

match 方法

match 方法用于查找字符串的头部（也可以指定起始位置），它是一次匹配，只要找到了一个匹配的结果就返回，而不是查找所有匹配的结果。它的一般使用形式如下：

match(string[, pos[, endpos]])

其中，string 是待匹配的字符串，pos 和 endpos 是可选参数，指定字符串的起始和终点位置，默认值分别是 0 和 len (字符串长度)。因此，当你不指定 pos 和 endpos 时，match 方法默认匹配字符串的头部。

当匹配成功时，返回一个 Match 对象，如果没有匹配上，则返回 None。

import re
pattern = re.compile(r'\d+')  # 用于匹配至少一个数字
 m = pattern.match('one12twothree34four')  # 查找头部，没有匹配
print (m)
None
m = pattern.match('one12twothree34four', 2, 10) # 从'e'的位置开始匹配，没有匹配
print (m)
None
 m = pattern.match('one12twothree34four', 3, 10) # 从'1'的位置开始匹配，正好匹配
 print (m)                                         # 返回一个 Match 对象
<_sre.SRE_Match object at 0x10a42aac0>
m.group(0)   # 可省略 0
'12'
 m.start(0)   # 可省略 0
3
m.end(0)     # 可省略 0
5
m.span(0)    # 可省略 0
(3, 5)

在上面，当匹配成功时返回一个 Match 对象，其中：

• group([group1, …]) 方法用于获得一个或多个分组匹配的字符串，当要获得整个匹配的子串时，可直接使用 group() 或 group(0)；
• start([group]) 方法用于获取分组匹配的子串在整个字符串中的起始位置（子串第一个字符的索引），参数默认值为 0；
• end([group]) 方法用于获取分组匹配的子串在整个字符串中的结束位置（子串最后一个字符的索引+1），参数默认值为 0；
• span([group]) 方法返回 (start(group), end(group))。

search 方法

search 方法用于查找字符串的任何位置，它也是一次匹配，只要找到了一个匹配的结果就返回，而不是查找所有匹配的结果，它的一般使用形式如下：

search(string[, pos[, endpos]])

其中，string 是待匹配的字符串，pos 和 endpos 是可选参数，指定字符串的起始和终点位置，默认值分别是 0 和 len (字符串长度)。

当匹配成功时，返回一个 Match 对象，如果没有匹配上，则返回 None。

让我们看看例子：

import re
pattern = re.compile('\d+')
m = pattern.search('one12twothree34four')  # 这里如果使用 match 方法则不匹配
m
<_sre.SRE_Match object at 0x10cc03ac0>
m.group()
'12'
m = pattern.search('one12twothree34four', 10, 30)  # 指定字符串区间
m
<_sre.SRE_Match object at 0x10cc03b28>
m.group()
'34'
m.span()
(13, 15)

findall 方法

上面的 match 和 search 方法都是一次匹配，只要找到了一个匹配的结果就返回。然而，在大多数时候，我们需要搜索整个字符串，获得所有匹配的结果。

findall 方法的使用形式如下：

findall(string[, pos[, endpos]])

其中，string 是待匹配的字符串，pos 和 endpos 是可选参数，指定字符串的起始和终点位置，默认值分别是 0 和 len (字符串长度)。

findall 以列表形式返回全部能匹配的子串，如果没有匹配，则返回一个空列表。

看看例子：

import re
pattern = re.compile(r'\d+')   # 查找数字
result1 = pattern.findall('hello 123456 789')
result2 = pattern.findall('one1two2three3four4', 0, 10)
print (result1)
print (result2)

执行结果：

['123456', '789']
['1', '2']

sub 方法

sub 方法用于替换。它的使用形式如下：

sub(repl, string[, count])

其中，repl 可以是字符串也可以是一个函数：

• 如果 repl 是字符串，则会使用 repl 去替换字符串每一个匹配的子串，并返回替换后的字符串，另外，repl 还可以使用 id 的形式来引用分组，但不能使用编号 0；
  
• 如果 repl 是函数，这个方法应当只接受一个参数（Match 对象），并返回一个字符串用于替换（返回的字符串中不能再引用分组）。
  
• count 用于指定最多替换次数，不指定时全部替换。
  看看例子：
  

import re
p = re.compile(r'(\w+) (\w+)') # \w = [A-Za-z0-9]
s = 'hello 123, hello 456'
print (p.sub(r'hello world', s))  # 使用 'hello world' 替换 'hello 123' 和 'hello 456'
print (p.sub(r'\2 \1', s))        # 引用分组
def func(m):
    print(m)
    return 'hi' + ' ' + m.group(2) #group(0) 表示本身，group(1)表示hello，group(2) 表示后面的数字
print (p.sub(func, s))  #多次sub，每次sub的结果传递给func
print (p.sub(func, s, 1))         # 最多替换一次

注意：贪婪模式与非贪婪模式

1. 贪婪模式：在整个表达式匹配成功的前提下，尽可能多的匹配 ( * )；
2. 非贪婪模式：在整个表达式匹配成功的前提下，尽可能少的匹配 ( ? )；
3. Python里数量词默认是贪婪的。

• 使用贪婪的数量词的正则表达式：<div>.*</div>
• 匹配结果：<div>test1</div>bb<div>test2</div>

这里采用的是贪婪模式。在匹配到第一个"</div>“时已经可以使整个表达式匹配成功，但是由于采用的是贪婪模式，所以仍然要向右尝试匹配，查看是否还有更长的可以成功匹配的子串。匹配到第二个”</div>“后，向右再没有可以成功匹配的子串，匹配结束，匹配结果为”<div>test1</div>bb<div>test2</div>"

• 使用非贪婪的数量词的正则表达式：<div>.*?</div>
• 匹配结果：<div>test1</div>

正则表达式二采用的是非贪婪模式，在匹配到第一个"</div>“时使整个表达式匹配成功，由于采用的是非贪婪模式，所以结束匹配，不再向右尝试，匹配结果为”<div>test1</div>"。

[正则表达式测试网址](