正则表达式
正则表达式是对字符串(包括普通字符(例如,a 到 z 之间的字母)和特殊字符(称为“元字符”))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。正则表达式是一种文本模式,模式描述在搜索文本时要匹配的一个或多个字符串。
正则表达式非常有用,在编写处理字符串的程序或网页时,经常会有查找符合某些复杂规则的字符串的需要。 正则表达式就是用于描述这些规则的工具。换句话说,正则表达式就是记录文本规则的代码。
元字符
有几个很有用的元字符了,如\b,. , * ,还有 \d.正则表达式里还有更多的元字符,比如\s 匹配任意的空白符,包括空格,制表符(Tab),换行符,中文全角空格等。\w 匹配字母或数字或下划线或汉字等。
常用的元字符代码 | 说明 |
---|---|
. | 匹配除换行符以外的任意字符 |
\w | 匹配字母或数字或下划线或汉字 |
\s | 匹配任意的空白符 |
\d | 匹配数字 |
\b | 匹配单词的开始或结束 |
^ | 匹配字符串的开始 |
$ | 匹配字符串的结束 |
字符转义
如果你想查找元字符本身的话,比如你查找.,或者*,就出现了问题:你没办法指定它们,因为它们会被解释成别的意思。这时你就得使用\来取消这些字符的特殊意义。因此,你应该使用 \. 和 \*。当然,要查找\本身,你也得用 \\ 。
例如:deerchao\.net 匹配 deerchao.net,C:\\Windows 匹配 C:\Windows。
重复
你已经看过了前面的*,+,{2} , {5,12}这几个匹配重复的方式了。下面是正则表达式中所有的限定符(指定数量的代码,例如*,{5,12}等):
常用的限定符代码/语法 | 说明 |
---|---|
* | 重复零次或更多次 |
+ | 重复一次或更多次 |
? | 重复零次或一次 |
{n} | 重复 n 次 |
{n,} | 重复 n 次或更多次 |
{n,m} | 重复 n 到 m 次 |
下面是一些使用重复的例子:
Windows\d+匹配 Windows 后面跟1个或更多数字
^\w+匹配一行的第一个单词(或整个字符串的第一个单词,具体匹配哪个意思得看选项设置)
字符类
要想查找数字,字母或数字,空白是很简单的,因为已经有了对应这些字符集合的元字符,但是如果你想匹配没有预定义元字符的字符集合(比如元音字母 a,e,i,o,u),应该怎么办?
很简单,你只需要在方括号里列出它们就行了,像[aeiou]就匹配任何一个英文元
音字母,[.?!]匹配标点符号(.或?或!)。
我们也可以轻松地指定一个字符范围,像[0-9]代表的含意与\d 就是完全一致的:一位数字;同理[a-z0-9A-Z_]也完全等同于\w(如果只考虑英文的话)。
分枝条件
有时候格式比较复杂,可能会匹配到不适合或不符合的数据。要解决这个问题,我们需要用到分枝条件。正则表达式里的分枝条件 ”|” 指的是有几种规则,如果满足其中任意一种规则都应该当成匹配,具体方法是用|把不同的规则分隔开。听不明白?没关系,看例子:
0\d{2}-\d{8}|0\d{3}-\d{7}这个表达式能匹配两种以连字号分隔的电话号码:一种是三位区号, 8位本地号(如010-12345678) ,一种是 4 位区号, 7位本地号(0376-2233445) 。
\(0\d{2}\)[- ]?\d{8}|0\d{2}[- ]?\d{8}这个表达式匹配3位区号的电话号码,其中区号可以用小括号括起来,也可以不用,区号与本地号间可以用连字号或空格间隔,也可以没有间隔。你可以试试用分枝条件把这个表达式扩展成也支持4位区号的。
分组
我们已经提到了怎么重复单个字符(直接在字符后面加上限定符就行了);但如果想要重复多个字符又该怎么办?你可以用小括号来指定子表达式(也叫做分组),然后你就可以指定这个子表达式的重复次数了,你也可以对子表达式进行其它一些操作(后面会有介绍)。
(\d{1,3}\.){3}\d{1,3}是一个简单的 IP 地址匹配表达式。要理解这个表达式,请按下列顺序分析它:\d{1,3}匹配1到3位的数字,(\d{1,3}\.){3}匹配三位数字加上一个英文句号 (这个整体也就是这个分组)重复 3次,最后再加上 一个一到三位的数字(\d{1,3})。
不幸的是,它也将匹配256.300.888.999这种不可能存在的IP地址。如果能使用算术比较的话,或许能简单地解决这个问题,但是正则表达式中并不提供关于数学的任何功能,所以只能使用冗长的分组,选择,字符类来描述一个正确的IP地址:((2[0-4]\d|25[0-5]|[01]?\d\d?)\.){3}(2[0-4]\d|25[0-5]|[01]?\d\d?)。
理解这个表达式的关键是理解2[0-4]\d|25[0-5]|[01]?\d\d?,这里我就不细说了,你自己应该能分析得出来它的意义。
反义
有时需要查找不属于某个能简单定义的字符类的字符。比如想查找除了数字以外,其它任意字符都行的情况,这时需要用到反义:
常用的反义代码代码/语法 | 说明 |
---|---|
\W | 匹配任意不是字母,数字,下划线,汉字的字符 |
\S | 匹配任意不是空白符的字符 |
\D | 匹配任意非数字的字符 |
\B | 匹配不是单词开头或结束的位置 |
[^x] | 匹配除了 x 以外的任意字符 |
[^aeiou] | 匹配除了 aeiou 这几个字母以外的任意字符 |
后向引用
使用小括号”()“指定一个子表达式后, 匹配这个子表达式的文本(也就是此分组捕获的内容)可以在表达式或其它程序中作进一步的处理。默认情况下,每个分组会自动拥有一个组号,规则是:从左向右,以分组的左括号为标志,第一个出现的分组的组号为1,第二个为2,以此类推。
后向引用用于重复搜索前面某个分组匹配的文本。例如,\1代表分组1匹配的文本。难以理解?请看示例:
\b(\w+)\b\s+\1\b 可以用来匹配重复的单词,像 go go , 或者 kitty kitty 。这个表达式首先是 一个单词 ,也就是 单词开始处和结束处之间的多于一个的字母或数字(\b(\w+)\b),这个单词会被捕获到编号为1的分组中,然后是1个或几个空白符 (\s+) ,最后是分组1中捕获的内容(也就是前面匹配的那个单词)(\1)。
你也可以自己指定子表达式的组名。要指定一个子表达式的组名,请使用这样的语法:(?<Word>\w+)(或者把尖括号换成’也行:(?’Word’\w+)),这样就把\w+的组名指定为Word了。要反向引用这个分组捕获的内容,你可以使用\k<Word>,所以上一个例子也可以写成这样:\b(?<Word>\w+)\b\s+\k<Word>\b。
使用小括号的时候,还有很多特定用途的语法。下面列出了最常用的一些:
常用分组语法分类 | 代码/语法 | 说明 |
---|---|---|
捕获 | (exp) | 匹配 exp,并捕获文本到自动命名的组里 |
(? |
匹配 exp,并捕获文本到名称为 name 的组里,也可以写成(?’name’exp) | |
(?:exp) | 匹配 exp,不捕获匹配的文本,也不给此分组分配组号 | |
零宽断言 | (?=exp) | 匹配 exp 前面的位置 |
(?<=exp) | 匹配 exp 后面的位置 | |
(?!exp) | 匹配后面跟的不是 exp 的位置 | |
(?<!exp) | 匹配前面不是 exp 的位置 | |
注释 | (?#comment) | 这种类型的分组不对正则表达式的处理产生任何影响,用于提供注释让人阅读 |
零宽断言
接下来的四个用于查找在某些内容(但并不包括这些内容)之前或之后的东西,也就是说它们像\b,^ , $那样用于指定一个位置,这个位置应该满足一定的条件(即断言) ,因此它们也被称为零宽断言。最好还是拿例子来说明吧:
(?=exp)也叫零宽度正预测先行断言,它断言自身出现的位置的后面能匹配表达式exp。比如\b\w+(?=ing\b),匹配以 ing 结尾的单词的前面部分(除了 ing 以外的部分) ,如查找I’m singing while you’re dancing.时,它会匹配 sing 和 danc。
(?<=exp)也叫零宽度正回顾后发断言,它断言自身出现的位置的前面能匹配表达式 exp。比如(?<=\bre)\w+\b 会匹配以 re 开头的单词的后半部分(除了 re以外的部分),例如在查找reading a book时,它匹配 ading 。
假如你想要给一个很长的数字中每三位间加一个逗号(当然是从右边加起了),你可以这样查找需要在前面和里面添加逗号的部分: ((?<=\d)\d{3})+\b,用它对 1234567890 进行查找时结果是 234567890 。
负向零宽断言
前面我们提到过怎么查找 不是某个字符或不在某个字符类里的字符的方法(反义)。但是如果我们只是想要 确保某个字符没有出现,但并不想去匹配它时怎么办?例如,如果我们想查找这样的单词–它里面出现了字母 q,但是 q 后面跟的不是字母 u,我们可以尝试这样:
\b\w*q[^u]\w*\b 匹配包含后面不是字母u的字母q的单词。但是如果多做测试 (或者你思维足够敏锐,直接就观察出来了),你会发现,如果 q 出现在单词的结尾的话 ,像 Iraq,Benq 这个表达式就会出错。这是因为[^u]总要匹配一个字符,所以如果 q是单词的最后一个字符的话,后面的[^u]将会匹配 q 后面的单词分隔符( 可能是空格,或者是句号或其它的什么),后面的\w*\b 将会匹配下一个单词,于是\b\w*q[^u]\w*\b就能匹配整个 Iraq fighting 。 负向零宽断言能解决这样的问题,因为它只匹配一个位置,并不消费任何字符。现在,我们可以这样来解决这个问题:\b\w*q(?!u)\w*\b。
零宽度负预测先行断言(?!exp),断言此位置的后面不能匹配表达式 exp。例如:\d{3}(?!\d)匹配三位数字,而且这三位数字的后面不能是数字;\b((?!abc)\w)+\b 匹配不包含连续字符串 abc的单词。
同理,我们可以用(?<!exp), 零宽度负回顾后发断言来断言此位置的前面不能匹配表达式 exp:(?<![a-z])\d{7}匹配前面不是小写字母的七位数字。
一个更复杂的例子:(?<=<(\w+)>).*(?=<\/\1>)匹配不包含属性的简单 HTML 标签内里的内容 。 (<?(\w+)>)指定了这样的前缀 : 被尖括号括起来的单词(比如可能是<b>) ,然后是.*(任意的字符串),最后是一个 后缀(?=<\/\1>)。注意后缀里的\/,它用到了前面提过的字符转义;\1则是一个反向引用,引用的正是捕获的第一组,前面的(\w+)匹配的内容,这样如果前缀实际上是<b>的话,后缀就是</b>了。整个表达式匹配的是<b>和</b>之间的内容(再次提醒,不包括前缀和后缀本身)。
注释
小括号的另一种用途是通过语法(?#comment)来包含注释。例如:2[0-4]\d(?#200-249)|250-5|[01]?\d\d?(?#0-199)。
要包含注释的话,最好是启用“忽略模式里的空白符”选项,这样在编写表达式时能任意的添加空格,Tab,换行,而实际使用时这些都将被忽略。启用这个选项后,在#后面到这一行结束的所有文本都将被当成注释忽略掉。
贪婪与懒惰
当正则表达式中包含能接受重复的限定符时,通常的行为是(在使整个表达式能得到匹配的前提下)匹配尽可能多的字符。以这个表达式为例:$\color{#FF0000}{a.*b}$,它将会匹配最长的以 a开始,以 b 结束的字符串。如果用它来搜索 aabab 的话,它会匹配整个字符串 aabab。这被称为贪婪匹配。
有时,我们更需要 懒惰匹配,也就是匹配 尽可能少的字符。前面给出的限定符都可以被转化为懒惰匹配模式,只要在它后面加上一个问号?。这样$\color{#FF0000}{.*?}$就意味着匹配任意数量的重复,但是在能使整个匹配成功的前提下使用最少的重复。现在看看懒惰版的例子吧:
$\color{#FF0000}{a.*?b}$ 匹配最短的,以 a 开始,以 b 结束的字符串。如果把它应用于 aabab 的话 ,它会匹配 aab(第一到第三个字符)和 ab(第四到第五个字符)。
懒惰限定符代码/语法 | 说明 |
---|---|
*? | 重复任意次,但尽可能少重复 |
+? | 重复1次或更多次,但尽可能少重复 |
?? | 重复0次或1次,但尽可能少重复 |
{n,m}? | 重复 n 到 m 次,但尽可能少重复 |
{n,}? | 重复 n 次以上,但尽可能少重复 |
处理选项
在 C#中,你可以使用 Regex(String, RegexOptions) 构造函数来设置正则表达式的处理选项。如:Regex regex = new Regex(@”\ba\w{6}\b”, RegexOptions.IgnoreCase);
上面介绍了几个选项如忽略大小写,处理多行等,这些选项能用来改变处理正则表达式的方式。下面是.Net 中常用的正则表达式选项:
常用的处理选项名称 | 说明 |
---|---|
IgnoreCase(忽略大小写) | 匹配时不区分大小写。 |
Multiline(多行模式) | 更改\^和 $ 的含义,使它们分别在任意一行的行首和行尾匹配,而不仅仅在整个字符串的开头和结尾匹配。(在此模式下, $ 的精确含意是:匹配\n 之前的位置以及字符串结束前的位置.) |
Singleline(单行模式) | 更改.的含义,使它与每一个字符匹配(包括换行符\n )。 |
IgnorePatternWhitespace(忽略空白) | 忽略表达式中的非转义空白并启用由#标记的注释。 |
ExplicitCapture( 显式 捕获) | 仅捕获已被显式命名的组。 |
一个经常被问到的问题是:是不是只能同时使用多行模式和单行模式中的一种?答案是:不是。这两个选项之间没有任何关系,除了它们的名字比较相似(以至于让人感到疑惑)以外。
总结
$\color{#00DDFF}{RegEX}$ 正则表达式到这里结束,更多内容需要读者自行去挖掘研究。
正则表达式常用测试链接: