大漠駝鈴

1. 正則表達(dá)式基礎(chǔ)

1.1. 簡(jiǎn)單介紹

正則表達(dá)式并不是Python的一部分。正則表達(dá)式是用于處理字符串的強(qiáng)大工具，擁有自己獨(dú)特的語法以及一個(gè)獨(dú)立的處理引擎，效率上可能不如str自帶的方法，但功能十分強(qiáng)大。得益于這一點(diǎn)，在提供了正則表達(dá)式的語言里，正則表達(dá)式的語法都是一樣的，區(qū)別只在于不同的編程語言實(shí)現(xiàn)支持的語法數(shù)量不同；但不用擔(dān)心，不被支持的語法通常是不常用的部分。如果已經(jīng)在其他語言里使用過正則表達(dá)式，只需要簡(jiǎn)單看一看就可以上手了。

下圖展示了使用正則表達(dá)式進(jìn)行匹配的流程：

正則表達(dá)式的大致匹配過程是：依次拿出表達(dá)式和文本中的字符比較，如果每一個(gè)字符都能匹配，則匹配成功；一旦有匹配不成功的字符則匹配失敗。如果表達(dá)式中有量詞或邊界，這個(gè)過程會(huì)稍微有一些不同，但也是很好理解的，看下圖中的示例以及自己多使用幾次就能明白。

下圖列出了Python支持的正則表達(dá)式元字符和語法：  

1.2. 數(shù)量詞的貪婪模式與非貪婪模式

正則表達(dá)式通常用于在文本中查找匹配的字符串。Python里數(shù)量詞默認(rèn)是貪婪的（在少數(shù)語言里也可能是默認(rèn)非貪婪），總是嘗試匹配盡可能多的字符；非貪婪的則相反，總是嘗試匹配盡可能少的字符。例如：正則表達(dá)式"ab*"如果用于查找"abbbc"，將找到"abbb"。而如果使用非貪婪的數(shù)量詞"ab*?"，將找到"a"。

1.3. 反斜杠的困擾

與大多數(shù)編程語言相同，正則表達(dá)式里使用"\"作為轉(zhuǎn)義字符，這就可能造成反斜杠困擾。假如你需要匹配文本中的字符"\"，那么使用編程語言表示的正則表達(dá)式里將需要4個(gè)反斜杠"\\\\"：前兩個(gè)和后兩個(gè)分別用于在編程語言里轉(zhuǎn)義成反斜杠，轉(zhuǎn)換成兩個(gè)反斜杠后再在正則表達(dá)式里轉(zhuǎn)義成一個(gè)反斜杠。Python里的原生字符串很好地解決了這個(gè)問題，這個(gè)例子中的正則表達(dá)式可以使用r"\\"表示。同樣，匹配一個(gè)數(shù)字的"\\d"可以寫成r"\d"。有了原生字符串，你再也不用擔(dān)心是不是漏寫了反斜杠，寫出來的表達(dá)式也更直觀。

1.4. 匹配模式

正則表達(dá)式提供了一些可用的匹配模式，比如忽略大小寫、多行匹配等，這部分內(nèi)容將在Pattern類的工廠方法re.compile(pattern[, flags])中一起介紹。

2. re模塊

2.1. 開始使用re

Python通過re模塊提供對(duì)正則表達(dá)式的支持。使用re的一般步驟是先將正則表達(dá)式的字符串形式編譯為Pattern實(shí)例，然后使用Pattern實(shí)例處理文本并獲得匹配結(jié)果（一個(gè)Match實(shí)例），最后使用Match實(shí)例獲得信息，進(jìn)行其他的操作。

re.compile(strPattern[, flag]):

這個(gè)方法是Pattern類的工廠方法，用于將字符串形式的正則表達(dá)式編譯為Pattern對(duì)象。 第二個(gè)參數(shù)flag是匹配模式，取值可以使用按位或運(yùn)算符'|'表示同時(shí)生效，比如re.I | re.M。另外，你也可以在regex字符串中指定模式，比如re.compile('pattern', re.I | re.M)與re.compile('(?im)pattern')是等價(jià)的。
可選值有：

• re.I(re.IGNORECASE): 忽略大小寫（括號(hào)內(nèi)是完整寫法，下同）
• M(MULTILINE): 多行模式，改變'^'和'$'的行為（參見上圖）
• S(DOTALL): 點(diǎn)任意匹配模式，改變'.'的行為
• L(LOCALE): 使預(yù)定字符類 \w \W \b \B \s \S 取決于當(dāng)前區(qū)域設(shè)定
• U(UNICODE): 使預(yù)定字符類 \w \W \b \B \s \S \d \D 取決于unicode定義的字符屬性
• X(VERBOSE): 詳細(xì)模式。這個(gè)模式下正則表達(dá)式可以是多行，忽略空白字符，并可以加入注釋。以下兩個(gè)正則表達(dá)式是等價(jià)的：

re提供了眾多模塊方法用于完成正則表達(dá)式的功能。這些方法可以使用Pattern實(shí)例的相應(yīng)方法替代，唯一的好處是少寫一行 re.compile()代碼，但同時(shí)也無法復(fù)用編譯后的Pattern對(duì)象。這些方法將在Pattern類的實(shí)例方法部分一起介紹。如上面這個(gè)例子可以簡(jiǎn)寫為：

re模塊還提供了一個(gè)方法escape(string)，用于將string中的正則表達(dá)式元字符如*/+/?等之前加上轉(zhuǎn)義符再返回，在需要大量匹配元字符時(shí)有那么一點(diǎn)用。

2.2. Match

Match對(duì)象是一次匹配的結(jié)果，包含了很多關(guān)于此次匹配的信息，可以使用Match提供的可讀屬性或方法來獲取這些信息。

屬性：

1. string: 匹配時(shí)使用的文本。
2. re: 匹配時(shí)使用的Pattern對(duì)象。
3. pos: 文本中正則表達(dá)式開始搜索的索引。值與Pattern.match()和Pattern.seach()方法的同名參數(shù)相同。
4. endpos: 文本中正則表達(dá)式結(jié)束搜索的索引。值與Pattern.match()和Pattern.seach()方法的同名參數(shù)相同。
5. lastindex: 最后一個(gè)被捕獲的分組在文本中的索引。如果沒有被捕獲的分組，將為None。
6. lastgroup: 最后一個(gè)被捕獲的分組的別名。如果這個(gè)分組沒有別名或者沒有被捕獲的分組，將為None。

方法：

1. group([group1, …]):
   獲得一個(gè)或多個(gè)分組截獲的字符串；指定多個(gè)參數(shù)時(shí)將以元組形式返回。group1可以使用編號(hào)也可以使用別名；編號(hào)0代表整個(gè)匹配的子串；不填寫參數(shù)時(shí)，返回group(0)；沒有截獲字符串的組返回None；截獲了多次的組返回最后一次截獲的子串。
2. groups([default]):
   以元組形式返回全部分組截獲的字符串。相當(dāng)于調(diào)用group(1,2,…last)。default表示沒有截獲字符串的組以這個(gè)值替代，默認(rèn)為None。
3. groupdict([default]):
   返回以有別名的組的別名為鍵、以該組截獲的子串為值的字典，沒有別名的組不包含在內(nèi)。default含義同上。
4. start([group]):
   返回指定的組截獲的子串在string中的起始索引（子串第一個(gè)字符的索引）。group默認(rèn)值為0。
5. end([group]):
   返回指定的組截獲的子串在string中的結(jié)束索引（子串最后一個(gè)字符的索引+1）。group默認(rèn)值為0。
6. span([group]):
   返回(start(group), end(group))。
7. expand(template):
   將匹配到的分組代入template中然后返回。template中可以使用\id或\g<id>、 \g<name>引用分組，但不能使用編號(hào)0。\id與\g<id>是等價(jià)的；但\10將被認(rèn)為是第10個(gè)分組，如果你想表達(dá) \1之后是字符'0'，只能使用\g<1>0。

2.3. Pattern

Pattern對(duì)象是一個(gè)編譯好的正則表達(dá)式，通過Pattern提供的一系列方法可以對(duì)文本進(jìn)行匹配查找。

Pattern不能直接實(shí)例化，必須使用re.compile()進(jìn)行構(gòu)造。

Pattern提供了幾個(gè)可讀屬性用于獲取表達(dá)式的相關(guān)信息：

1. pattern: 編譯時(shí)用的表達(dá)式字符串。
2. flags: 編譯時(shí)用的匹配模式。數(shù)字形式。
3. groups: 表達(dá)式中分組的數(shù)量。
4. groupindex: 以表達(dá)式中有別名的組的別名為鍵、以該組對(duì)應(yīng)的編號(hào)為值的字典，沒有別名的組不包含在內(nèi)。

實(shí)例方法[ | re模塊方法]：

1. match(string[, pos[, endpos]]) | re.match(pattern, string[, flags]):
   這個(gè)方法將從string的pos下標(biāo)處起嘗試匹配pattern；如果pattern結(jié)束時(shí)仍可匹配，則返回一個(gè)Match對(duì)象；如果匹配過程中pattern無法匹配，或者匹配未結(jié)束就已到達(dá)endpos，則返回None。
   pos和endpos的默認(rèn)值分別為0和len(string)；re.match()無法指定這兩個(gè)參數(shù)，參數(shù)flags用于編譯pattern時(shí)指定匹配模式。
   注意：這個(gè)方法并不是完全匹配。當(dāng)pattern結(jié)束時(shí)若string還有剩余字符，仍然視為成功。想要完全匹配，可以在表達(dá)式末尾加上邊界匹配符'$'。
   示例參見2.1小節(jié)。
2. search(string[, pos[, endpos]]) | re.search(pattern, string[, flags]):
   這個(gè)方法用于查找字符串中可以匹配成功的子串。從string的pos下標(biāo)處起嘗試匹配pattern，如果pattern結(jié)束時(shí)仍可匹配，則返回一個(gè)Match對(duì)象；若無法匹配，則將pos加1后重新嘗試匹配；直到pos=endpos時(shí)仍無法匹配則返回None。
   pos和endpos的默認(rèn)值分別為0和len(string))；re.search()無法指定這兩個(gè)參數(shù)，參數(shù)flags用于編譯pattern時(shí)指定匹配模式。
   
   view sourceprint?

   01	# encoding: UTF-8

   02

   import re

   03

   04	# 將正則表達(dá)式編譯成Pattern對(duì)象

   05	pattern = re.compile(r'world')

   06

   07	# 使用search()查找匹配的子串，不存在能匹配的子串時(shí)將返回None

   08	# 這個(gè)例子中使用match()無法成功匹配

   09	match = pattern.search('hello world!')

   10

   11

   if match:

   12	# 使用Match獲得分組信息

   13	print match.group()

   14

   15	### 輸出 ###

   16

   # world

3. split(string[, maxsplit]) | re.split(pattern, string[, maxsplit]):
   按照能夠匹配的子串將string分割后返回列表。maxsplit用于指定最大分割次數(shù)，不指定將全部分割。
   
   view sourceprint?

   1

   import re

   2

   3	p = re.compile(r'\d+')

   4	print p.split('one1two2three3four4')

   5

   6	### output ###

   7	# ['one', 'two', 'three', 'four', '']

4. findall(string[, pos[, endpos]]) | re.findall(pattern, string[, flags]):
   搜索string，以列表形式返回全部能匹配的子串。
   
   view sourceprint?

   1

   import re

   2

   3	p = re.compile(r'\d+')

   4	print p.findall('one1two2three3four4')

   5

   6	### output ###

   7	# ['1', '2', '3', '4']

5. finditer(string[, pos[, endpos]]) | re.finditer(pattern, string[, flags]):
   搜索string，返回一個(gè)順序訪問每一個(gè)匹配結(jié)果（Match對(duì)象）的迭代器。
   
   view sourceprint?

   1

   import re

   2

   3	p = re.compile(r'\d+')

   4	for m in p.finditer('one1two2three3four4'):

   5	print m.group(),

   6

   7	### output ###

   8

   # 1 2 3 4

6. sub(repl, string[, count]) | re.sub(pattern, repl, string[, count]):
   使用repl替換string中每一個(gè)匹配的子串后返回替換后的字符串。
   當(dāng)repl是一個(gè)字符串時(shí)，可以使用\id或\g<id>、\g<name>引用分組，但不能使用編號(hào)0。
   當(dāng)repl是一個(gè)方法時(shí)，這個(gè)方法應(yīng)當(dāng)只接受一個(gè)參數(shù)（Match對(duì)象），并返回一個(gè)字符串用于替換（返回的字符串中不能再引用分組）。
   count用于指定最多替換次數(shù)，不指定時(shí)全部替換。
   
   view sourceprint?

   01

   import re

   02

   03	p = re.compile(r'(\w+) (\w+)')

   04	s = 'i say, hello world!'

   05

   06	print p.sub(r'\2 \1', s)

   07

   08	def func(m):

   09	return m.group(1).title() + ' ' + m.group(2).title()

   10

   11	print p.sub(func, s)

   12

   13	### output ###

   14	# say i, world hello!

   15	# I Say, Hello World!

7. subn(repl, string[, count]) |re.sub(pattern, repl, string[, count]):
   返回 (sub(repl, string[, count]), 替換次數(shù))。
   
   view sourceprint?

   01

   import re

   02

   03	p = re.compile(r'(\w+) (\w+)')

   04	s = 'i say, hello world!'

   05

   06	print p.subn(r'\2 \1', s)

   07

   08	def func(m):

   09	return m.group(1).title() + ' ' + m.group(2).title()

   10

   11	print p.subn(func, s)

   12

   13	### output ###

   14	# ('say i, world hello!', 2)

   15	# ('I Say, Hello World!', 2)

以上就是Python對(duì)于正則表達(dá)式的支持。熟練掌握正則表達(dá)式是每一個(gè)程序員必須具備的技能，這年頭沒有不與字符串打交道的程序了。筆者也處于初級(jí)階段，與君共勉，^_^

另外，圖中的特殊構(gòu)造部分沒有舉出例子，用到這些的正則表達(dá)式是具有一定難度的。有興趣可以思考一下，如何匹配不是以abc開頭的單詞，^_^

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