正则表达式30分钟入门教程

目录

1. 本文目标
2. 如何使用本教程
3. 正则表达式到底是什么东西？
4. 入门
5. 测试正则表达式
6. 元字符
7. 字符转义
8. 重复
9. 字符类
10. 分枝条件
11. 反义
12. 分组
13. 后向引用
14. 零宽断言
15. 负向零宽断言
16. 注释
17. 贪婪与懒惰
18. 处理选项
19. 平衡组/递归匹配
20. 还有些什么东西没提到
21. 联系作者
22. 最后,来点广告……
23. 网上的资源及本文参考文献
24. 更新纪录

本文目标

    30分钟内让你明白正则表达式是什么，并对它有一些基本的了解，让你可以在自己的程序或网页里使用它。

如何使用本教程

    别被下面那些复杂的表达式吓倒，只要跟着我一步一步来，你会发现正则表达式其实并没有 你想像中的那么困难。当然，如果你看完了这篇教程之后，发现自己明白了很多，却又几乎什么都记不得，那也是很正常的——我认为，没接触过正则表达式的人在看完这篇教程后，能把提到过的语法记住80%以上的可能性为零。这里只是让你明白基本的原理，以后你还需要多练习，多使用，才能熟练掌握正则表达式。

    除了作为入门教程之外，本文还试图成为可以在日常工作中使用的正则表达式语法参考手册。就作者本人的经历来说，这个目标还是完成得不错的——你看，我自己也没能把所有的东西记下来，不是吗？

    清除格式  文本格式约定：专业术语  元字符/语法格式  正则表达式  正则表达式中的一部分(用于分析)  对其进行匹配的源字符串  对正则表达式或其中一部分的说明

    隐藏边注  本文右边有一些注释，主要是用来提供一些相关信息，或者给没有程序员背景的读者解释一些基本概念，通常可以忽略。 

 

正则表达式到底是什么东西？

    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。

    很可能你使用过Windows/Dos下用于文件查找的通配符(wildcard) ，也就是* 和? 。如果你想查找某个目录下的所有的Word文档的话，你会搜索*.doc 。在这里，* 会被解释成任意的字符串。和通配符类似，正则表达式也是用来进行文本匹配的工具，只不过比起通配符，它能更精确地描述你的需求——当然，代价就是更复杂——比如你可以编写一个正则表达式，用来查找所有以0开头，后面跟着2-3个数字，然后是一个连字号“-”，最后是7或8位数字的字符串 (像010-12345678 或0376-7654321 )。

 

入门

    学习正则表达式的最好方法是从例子开始，理解例子之后再自己对例子进行修改，实验。下面给出了不少简单的例子，并对它们作了详细的说明。

    假设你在一篇英文小说里查找hi ，你可以使用正则表达式hi 。

    这几乎是最简单的正则表达式了，它可以精确匹配这样的字符串：由两个字符组成，前一个字符是h,后一个是i 。通常，处理正则表达式的工具会提供一个忽略大小写的选项，如果选中了这个选项，它可以匹配hi ,HI ,Hi ,hI 这四种情况中的任意一种。

    不幸的是，很多单词里包含hi 这两个连续的字符，比如him ,history ,high 等等。用hi 来查找的话，这里边的hi 也会被找出来。如果要精确地查找hi这个单词 的话，我们应该使用\bhi\b 。

    \b 是正则表达式规定的一个特殊代码（好吧，某些人叫它元字符，metacharacter ），代表着单词的开头或结尾，也就是单词的分界处 。虽然通常英文的单词是由空格，标点符号或者换行来分隔的，但是\b 并不匹配这些单词分隔字符中的任何一个，它只匹配一个位置 。

 

如果需要更精确的说法，\b匹配这样的位置：它的前一个字符和后一个字符不全是(一个是,一个不是或不存在)\w。

 

    假如你要找的是hi后面不远处跟着一个Lucy ，你应该用\bhi\b.*\bLucy\b 。

    这里，. 是另一个元字符，匹配除了换行符以外的任意字符 。* 同样是元字符，不过它代表的不是字符，也不是位置，而是数量——它指定*前边的内容可以连续重复使用任意次以使整个表达式得到匹配 。因此，.* 连在一起就意味着任意数量的不包含换行的字符 。现在\bhi\b.*\bLucy\b 的意思就很明显了：先是一个单词hi,然后是任意个任意字符(但不能是换行)，最后是Lucy这个单词 。

 

换行符就是'\n',ASCII编码为10(十六进制0x0A)的字符。

 

    如果同时使用其它元字符，我们就能构造出功能更强大的正则表达式。比如下面这个例子：

0\d\d-\d\d\d\d\d\d\d\d 匹配这样的字符串：以0开头，然后是两个数字，然后是一个连字号“-”，最后是8个数字 (也就是中国的电话号码。当然，这个例子只能匹配区号为3位的情形)。

    这里的\d 是个新的元字符，匹配一位数字(0，或1，或2，或……) 。- 不是元字符，只匹配它本身——连字符(或者减号，或者中横线，或者随你怎么称呼它)。

    为了避免那么多烦人的重复，我们也可以这样写这个表达式：0\d{2}-\d{8} 。 这里\d 后面的{2} ({8} )的意思是前面\d 必须连续重复匹配2次(8次) 。

 

测试正则表达式

    如果你不觉得正则表达式很难读写的话，要么你是一个天才，要么，你不是地球人。正则表达式的语法很令人头疼，即使对经常使用它的人来说也是如此。由于难于读写，容易出错，所以找一种工具对正则表达式进行测试是很有必要的。

    不同的环境下正则表达式的一些细节是不相同的，本教程介绍的是微软 .Net Framework 2.0下正则表达式的行为，所以，我向你介绍一个.Net下的工具Regex Tester 。首先你确保已经安装了.Net Framework 2.0 ，然后下载Regex Tester 。这是个绿色软件，下载完后打开压缩包,直接运行RegexTester.exe就可以了。

    下面是Regex Tester运行时的截图：

 

元字符

    现在你已经知道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 。

    下面来看看更多的例子：

    \ba\w*\b 匹配以字母a 开头的单词——先是某个单词开始处(\b )，然后是字母a ,然后是任意数量的字母或数字(\w* )，最后是单词结束处(\b ) 。

    \d+ 匹配1个或更多连续的数字 。这里的+ 是和* 类似的元字符，不同的是* 匹配重复任意次(可能是0次) ，而+ 则匹配重复1次或更多次 。

    \b\w{6}\b 匹配刚好6个字符的单词 。

 

表1. 常用的元字符

.	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

   

    元字符^（和数字6在同一个键位上的符号）和$都匹配一个位置，这和\b有点类似。^匹配你要用来查找的字符串的开头，$匹配结尾。这两个代码在验证输入的内容时非常有用，比如一个网站如果要求你填写的QQ号必须为5位到12位数字时，可以使用：^\d{5,12}$。 

    这里的{5,12}和前面介绍过的{2}是类似的，只不过{2}匹配只能不多不少重复2次，{5,12}则是重复的次数不能少于5次，不能多于12次，否则都不匹配。

    因为使用了^和$，所以输入的整个字符串都要用来和\d{5,12}来匹配，也就是说整个输入必须是5到12个数字，因此如果输入的QQ号能匹配这个正则表达式的话，那就符合要求了。

    和忽略大小写的选项类似，有些正则表达式处理工具还有一个处理多行的选项。如果选中了这个选项，^和$的意义就变成了匹配行的开始处和结束处。

 

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：unibetter\.com匹配unibetter.com，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)：

 

表2.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）。

    下面是一个更复杂的表达式：\(?0\d{2}[) -]?\d{8}。

    这个表达式可以匹配几种格式的电话号码，像[phone]，或022-22334455，或02912345678等。我们对它进行一些分析吧：首先是一个转义字符\(,它能出现0次或1次(?),然后是一个0，后面跟着2个数字(\d{2})，然后是)或-或空格中的一个，它出现1次或不出现(?)，最后是8个数字(\d{8})。

 

分枝条件 

    不幸的是，刚才那个表达式也能匹配010)12345678或(022-87654321这样的“不正确”的格式。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。

    \d{5}-\d{4}|\d{5}这个表达式用于匹配美国的邮政编码。美国邮编的规则是5位数字，或者用连字号间隔的9位数字。之所以要给出这个例子是因为它能说明一个问题：使用分枝条件时，要注意各个条件的顺序。如果你把它改成\d{5}|\d{5}-\d{4}的话，那么就只会匹配5位的邮编(以及9位邮编的前5位)。原因是匹配分枝条件时，将会从左到右地测试每个条件，如果满足了某个分枝的话，就不会去再管其它的条件了。

 

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：

表3.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

    例子：\S+匹配不包含空白符的字符串。

    <a[^>]+>匹配用尖括号括起来的以a开头的字符串。

 

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：

    (未完待续)