CS-Notes/notes/正则表达式.md
2019-04-25 18:43:33 +08:00

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<!-- GFM-TOC -->
* [一、概述](#一概述)
* [二、匹配单个字符](#二匹配单个字符)
* [三、匹配一组字符](#三匹配一组字符)
* [四、使用元字符](#四使用元字符)
* [五、重复匹配](#五重复匹配)
* [六、位置匹配](#六位置匹配)
* [七、使用子表达式](#七使用子表达式)
* [八、回溯引用](#八回溯引用)
* [九、前后查找](#九前后查找)
* [十、嵌入条件](#十嵌入条件)
* [参考资料](#参考资料)
<!-- GFM-TOC -->
# 一、概述
正则表达式用于文本内容的查找和替换。
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。
[正则表达式在线工具](https://regexr.com/)
# 二、匹配单个字符
**.** 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;
**.** 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 \ 。
正则表达式一般是区分大小写的,但是也有些实现是不区分。
**正则表达式**
```
nam.
```
**匹配结果**
My **name** is Zheng.
# 三、匹配一组字符
**[ ]** 定义一个字符集合;
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。
**-** 只有在 [ ] 之间才是元字符,在 [ ] 之外就是一个普通字符;
**^** 在 [ ] 中是取非操作。
**应用**
匹配以 abc 为开头,并且最后一个字母不为数字的字符串:
**正则表达式**
```
abc[^0-9]
```
**匹配结果**
1. **abcd**
2. abc1
3. abc2
# 四、使用元字符
## 匹配空白字符
| 元字符 | 说明 |
| :---: | :---: |
| [\b] | 回退(删除)一个字符 |
| \f | 换页符 |
| \n | 换行符 |
| \r | 回车符 |
| \t | 制表符 |
| \v | 垂直制表符 |
\r\n 是 Windows 中的文本行结束标签,在 Unix/Linux 则是 \n。
\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;
## 匹配特定的字符类别
### 1. 数字元字符
| 元字符 | 说明 |
| :---: | :---: |
| \d | 数字字符,等价于 [0-9] |
| \D | 非数字字符,等价于 [^0-9] |
### 2. 字母数字元字符
| 元字符 | 说明 |
| :---: | :---: |
| \w | 大小写字母,下划线和数字,等价于 [a-zA-Z0-9\_] |
| \W | 对 \w 取非 |
### 3. 空白字符元字符
| 元字符 | 说明 |
| :---: | :---: |
| \s | 任何一个空白字符,等价于 [\f\n\r\t\v] |
| \S | 对 \s 取非 |
\x 匹配十六进制字符,\0 匹配八进制,例如 \x0A 对应 ASCII 字符 10等价于 \n。
# 五、重复匹配
- **\+** 匹配 1 个或者多个字符
- **\** * 匹配 0 个或者多个
- **?** 匹配 0 个或者 1 个
**应用**
匹配邮箱地址。
**正则表达式**
```
[\w.]+@\w+\.\w+
```
[\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;
**匹配结果**
**abc.def<span>@</span>qq.com**
- **{n}** 匹配 n 个字符
- **{m, n}** 匹配 m\~n 个字符
- **{m,}** 至少匹配 m 个字符
\* 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}? 。
**正则表达式**
```
a.+c
```
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。
**匹配结果**
**abcabcabc**
# 六、位置匹配
## 单词边界
**\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。
\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。
## 字符串边界
**^** 匹配整个字符串的开头,**$** 匹配结尾。
^ 元字符在字符集合中用作求非,在字符集合外用作匹配字符串的开头。
分行匹配模式multiline换行被当做字符串的边界。
**应用**
匹配代码中以 // 开始的注释行
**正则表达式**
```
^\s*\/\/.*$
```
<div align="center"> <img src="pics/600e9c75-5033-4dad-ae2b-930957db638e.png"/> </div><br>
**匹配结果**
1. public void fun() {
2. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; **// 注释 1**
3. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; int a = 1;
4. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; int b = 2;
5. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; **// 注释 2**
6. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; int c = a + b;
7. }
# 七、使用子表达式
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。
子表达式可以嵌套,但是嵌套层次过深会变得很难理解。
**正则表达式**
```
(ab){2,}
```
**匹配结果**
**ababab**
**|** 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。
**正则表达式**
```
(19|20)\d{2}
```
**匹配结果**
1. **1900**
2. **2010**
3. 1020
**应用**
匹配 IP 地址。
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:
- 一位数字
- 不以 0 开头的两位数字
- 1 开头的三位数
- 2 开头,第 2 位是 0-4 的三位数
- 25 开头,第 3 位是 0-5 的三位数
**正则表达式**
```
((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))
```
**匹配结果**
1. **192.168.0.1**
2. 00.00.00.00
3. 555.555.555.555
# 八、回溯引用
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 。
**应用**
匹配 HTML 中合法的标题元素。
**正则表达式**
\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。
```
<(h[1-6])>\w*?<\/\1>
```
**匹配结果**
1. **&lt;h1>x&lt;/h1>**
2. **&lt;h2>x&lt;/h2>**
3. &lt;h3>x&lt;/h1>
## 替换
需要用到两个正则表达式。
**应用**
修改电话号码格式。
**文本**
313-555-1234
**查找正则表达式**
```
(\d{3})(-)(\d{3})(-)(\d{4})
```
**替换正则表达式**
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。
```
($1) $3-$5
```
**结果**
(313) 555-1234
## 大小写转换
| 元字符 | 说明 |
| :---: | :---: |
| \l | 把下个字符转换为小写 |
| \u| 把下个字符转换为大写 |
| \L | 把\L 和\E 之间的字符全部转换为小写 |
| \U | 把\U 和\E 之间的字符全部转换为大写 |
| \E | 结束\L 或者\U |
**应用**
把文本的第二个和第三个字符转换为大写。
**文本**
abcd
**查找**
```
(\w)(\w{2})(\w)
```
**替换**
```
$1\U$2\E$3
```
**结果**
aBCd
# 九、前后查找
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。向前查找用 **?=** 来定义,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)。
**应用**
查找出邮件地址 @ 字符前面的部分。
**正则表达式**
```
\w+(?=@)
```
**结果**
**abc** @qq.com
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。
# 十、嵌入条件
## 回溯引用条件
条件判断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。
**正则表达式**
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。
```
(\()?abc(?(1)\))
```
**结果**
1. **(abc)**
2. **abc**
3. (abc
## 前后查找条件
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。
**正则表达式**
?(?=-) 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} 。
```
\d{5}(?(?=-)-\d{4})
```
**结果**
1. **11111**
2. 22222-
3. **33333-4444**
# 参考资料
- BenForta. 正则表达式必知必会 [M]. 人民邮电出版社, 2007.
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