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Java
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# 正则表达式
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<!-- GFM-TOC -->
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* [正则表达式](#正则表达式)
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* [一、概述](#一概述)
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* [二、匹配单个字符](#二匹配单个字符)
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* [三、匹配一组字符](#三匹配一组字符)
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* [四、使用元字符](#四使用元字符)
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* [五、重复匹配](#五重复匹配)
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* [六、位置匹配](#六位置匹配)
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* [七、使用子表达式](#七使用子表达式)
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* [八、回溯引用](#八回溯引用)
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* [九、前后查找](#九前后查找)
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* [十、嵌入条件](#十嵌入条件)
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* [参考资料](#参考资料)
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<!-- GFM-TOC -->
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## 一、概述
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正则表达式用于文本内容的查找和替换。
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正则表达式内置于其它语言或者软件产品中，它本身不是一种语言或者软件。
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[正则表达式在线工具](https://regexr.com/)
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## 二、匹配单个字符
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**.** 可以用来匹配任何的单个字符，但是在绝大多数实现里面，不能匹配换行符；
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**.** 是元字符，表示它有特殊的含义，而不是字符本身的含义。如果需要匹配 . ，那么要用 \ 进行转义，即在 . 前面加上 \ 。
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正则表达式一般是区分大小写的，但也有些实现不区分。
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**正则表达式**
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```
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C.C2018
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```
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**匹配结果**
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My name is **CyC2018** .
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## 三、匹配一组字符
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**[ ]** 定义一个字符集合；
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0-9、a-z 定义了一个字符区间，区间使用 ASCII 码来确定，字符区间在 [ ] 中使用。
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**-** 只有在 [ ] 之间才是元字符，在 [ ] 之外就是一个普通字符；
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**^** 在 [ ] 中是取非操作。
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**应用**
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匹配以 abc 为开头，并且最后一个字母不为数字的字符串：
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**正则表达式**
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```
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abc[^0-9]
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```
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**匹配结果**
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1. **abcd**
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2. abc1
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3. abc2
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## 四、使用元字符
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### 匹配空白字符
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| 元字符 | 说明 |
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| :---: | :---: |
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| [\b] | 回退（删除）一个字符 |
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| \f | 换页符 |
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| \n | 换行符 |
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| \r | 回车符 |
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| \t | 制表符 |
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| \v | 垂直制表符 |
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\r\n 是 Windows 中的文本行结束标签，在 Unix/Linux 则是 \n。
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\r\n\r\n 可以匹配 Windows 下的空白行，因为它匹配两个连续的行尾标签，而这正是两条记录之间的空白行；
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### 匹配特定的字符
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#### 1. 数字元字符
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| 元字符 | 说明 |
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| :---: | :---: |
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| \d | 数字字符，等价于 [0-9] |
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| \D | 非数字字符，等价于 [^0-9] |
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#### 2. 字母数字元字符
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| 元字符 | 说明 |
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| :---: | :---: |
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| \w | 大小写字母，下划线和数字，等价于 [a-zA-Z0-9\_] |
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| \W | 对 \w 取非 |
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#### 3. 空白字符元字符
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| 元字符 | 说明 |
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| :---: | :---: |
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| \s | 任何一个空白字符，等价于 [\f\n\r\t\v] |
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| \S | 对 \s 取非 |
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\x 匹配十六进制字符，\0 匹配八进制，例如 \xA 对应值为 10 的 ASCII 字符 ，即 \n。
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## 五、重复匹配
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- **\+** 匹配 1 个或者多个字符
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- **\** * 匹配 0 个或者多个字符
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- **?** 匹配 0 个或者 1 个字符
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**应用**
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匹配邮箱地址。
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**正则表达式**
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```
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[\w.]+@\w+\.\w+
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```
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[\w.] 匹配的是字母数字或者 . ，在其后面加上 + ，表示匹配多次。在字符集合 [ ] 里，. 不是元字符；
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**匹配结果**
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**abc.def\<span\>@\</span\>qq.com**
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- **{n}** 匹配 n 个字符
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- **{m,n}** 匹配 m\~n 个字符
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- **{m,}** 至少匹配 m 个字符
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\* 和 + 都是贪婪型元字符，会匹配尽可能多的内容。在后面加 ? 可以转换为懒惰型元字符，例如 \*?、+? 和 {m,n}? 。
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**正则表达式**
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```
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a.+c
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```
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**匹配结果**
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**abcabcabc**
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由于 + 是贪婪型的，因此 .+ 会匹配更可能多的内容，所以会把整个 abcabcabc 文本都匹配，而不是只匹配前面的 abc 文本。用懒惰型可以实现匹配前面的。
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## 六、位置匹配
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### 单词边界
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**\b** 可以匹配一个单词的边界，边界是指位于 \w 和 \W 之间的位置；**\B** 匹配一个不是单词边界的位置。
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\b 只匹配位置，不匹配字符，因此 \babc\b 匹配出来的结果为 3 个字符。
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### 字符串边界
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**^** 匹配整个字符串的开头，**$** 匹配结尾。
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^ 元字符在字符集合中用作求非，在字符集合外用作匹配字符串的开头。
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分行匹配模式（multiline）下，换行被当做字符串的边界。
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**应用**
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匹配代码中以 // 开始的注释行
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**正则表达式**
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```
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^\s*\/\/.*$
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```
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<div align="center"> <img src="https://cs-notes-1256109796.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/600e9c75-5033-4dad-ae2b-930957db638e.png"/> </div><br>
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**匹配结果**
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1. public void fun() {
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2. **// 注释 1**
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3. int a = 1;
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4. int b = 2;
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5. **// 注释 2**
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6. int c = a + b;
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7. }
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## 七、使用子表达式
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使用 **( )** 定义一个子表达式。子表达式的内容可以当成一个独立元素，即可以将它看成一个字符，并且使用 * 等元字符。
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子表达式可以嵌套，但是嵌套层次过深会变得很难理解。
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**正则表达式**
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```
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(ab){2,}
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**匹配结果**
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**ababab**
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**|** 是或元字符，它把左边和右边所有的部分都看成单独的两个部分，两个部分只要有一个匹配就行。
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**正则表达式**
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```
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(19|20)\d{2}
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**匹配结果**
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1. **1900**
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2. **2010**
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3. 1020
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**应用**
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匹配 IP 地址。
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IP 地址中每部分都是 0-255 的数字，用正则表达式匹配时以下情况是合法的：
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- 一位数字
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- 不以 0 开头的两位数字
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- 1 开头的三位数
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- 2 开头，第 2 位是 0-4 的三位数
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- 25 开头，第 3 位是 0-5 的三位数
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**正则表达式**
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```
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((25[0-5]|(2[0-4]\d)|(1\d{2})|([1-9]\d)|(\d))\.){3}(25[0-5]|(2[0-4]\d)|(1\d{2})|([1-9]\d)|(\d))
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```
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**匹配结果**
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1. **192.168.0.1**
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2. 00.00.00.00
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3. 555.555.555.555
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## 八、回溯引用
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回溯引用使用 **\n** 来引用某个子表达式，其中 n 代表的是子表达式的序号，从 1 开始。它和子表达式匹配的内容一致，比如子表达式匹配到 abc，那么回溯引用部分也需要匹配 abc 。
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**应用**
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匹配 HTML 中合法的标题元素。
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**正则表达式**
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\1 将回溯引用子表达式 (h[1-6]) 匹配的内容，也就是说必须和子表达式匹配的内容一致。
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```
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<(h[1-6])>\w*?<\/\1>
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```
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**匹配结果**
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1. **<h1\>x</h1\>**
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2. **<h2\>x</h2\>**
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3. <h3\>x</h1\>
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### 替换
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需要用到两个正则表达式。
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**应用**
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修改电话号码格式。
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**文本**
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313-555-1234
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**查找正则表达式**
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```
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(\d{3})(-)(\d{3})(-)(\d{4})
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```
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**替换正则表达式**
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在第一个子表达式查找的结果加上 () ，然后加一个空格，在第三个和第五个字表达式查找的结果中间加上 - 进行分隔。
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($1) $3-$5
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```
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**结果**
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(313) 555-1234
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### 大小写转换
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| 元字符 | 说明 |
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| :---: | :---: |
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| \l | 把下个字符转换为小写 |
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| \u| 把下个字符转换为大写 |
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| \L | 把\L 和\E 之间的字符全部转换为小写 |
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| \U | 把\U 和\E 之间的字符全部转换为大写 |
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| \E | 结束\L 或者\U |
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**应用**
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把文本的第二个和第三个字符转换为大写。
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**文本**
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abcd
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**查找**
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(\w)(\w{2})(\w)
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**替换**
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```
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$1\U$2\E$3
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```
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**结果**
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aBCd
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## 九、前后查找
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前后查找规定了匹配的内容首尾应该匹配的内容，但是又不包含首尾匹配的内容。
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向前查找使用 **?=** 定义，它规定了尾部匹配的内容，这个匹配的内容在 ?= 之后定义。所谓向前查找，就是规定了一个匹配的内容，然后以这个内容为尾部向前面查找需要匹配的内容。向后匹配用 ?\<= 定义（注: JavaScript 不支持向后匹配，Java 对其支持也不完善）。
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**应用**
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查找出邮件地址 @ 字符前面的部分。
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**正则表达式**
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```
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\w+(?=@)
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```
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**结果**
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**abc** @qq.com
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对向前和向后查找取非，只要把 = 替换成 ! 即可，比如 (?=) 替换成 (?!) 。取非操作使得匹配那些首尾不符合要求的内容。
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## 十、嵌入条件
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### 回溯引用条件
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条件为某个子表达式是否匹配，如果匹配则需要继续匹配条件表达式后面的内容。
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**正则表达式**
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子表达式 (\\() 匹配一个左括号，其后的 ? 表示匹配 0 个或者 1 个。 ?(1) 为条件，当子表达式 1 匹配时条件成立，需要执行 \) 匹配，也就是匹配右括号。
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(\()?abc(?(1)\))
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**结果**
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1. **(abc)**
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2. **abc**
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3. (abc
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### 前后查找条件
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条件为定义的首尾是否匹配，如果匹配，则继续执行后面的匹配。注意，首尾不包含在匹配的内容中。
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**正则表达式**
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?(?=-) 为前向查找条件，只有在以 - 为前向查找的结尾能匹配 \d{5} ，才继续匹配 -\d{4} 。
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\d{5}(?(?=-)-\d{4})
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```
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**结果**
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1. **11111**
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2. 22222-
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3. **33333-4444**
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## 参考资料
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- BenForta. 正则表达式必知必会 [M]. 人民邮电出版社, 2007.
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