正则表达式和字符串处理.docx
《正则表达式和字符串处理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《正则表达式和字符串处理.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
正则表达式和字符串处理
第一章 正则表达式概述
正则表达式（RegularExpression）起源于人类神经系统的研究。
正则表达式的定义有以下几种：
● 用某种模式去匹配一类字符串的公式，它主要是用来描述字符串匹配的工具。
● 描述了一种字符串匹配的模式。
可以用来检查字符串是否含有某种子串、将匹配的子串做替换或者从中取出符合某个条件的子串等。
● 由普通字符（a-z）以及特殊字符（元字符）组成的文字模式，正则表达式作为一个模版，将某个字符模式与所搜索的字符串进行匹配。
● 用于描述某些规则的的工具。
这些规则经常用于处理字符串中的查找或替换字符串。
也就是说正则表达式就是记录文本规则的代码。
● 用一个字符串来描述一个特征，然后去验证另一个字符串是否符合这个特征。
以上这些定义其实也就是正则表达式的作用。
第二章 正则表达式基础理论
这些理论将为编写正则表达式提供法则和规范，正则表达式主要包括以下基础理论：
● 元字符
● 字符串
● 字符转义
● 反义
● 限定符
● 替换
● 分组
● 反向引用
● 零宽度断言
● 匹配选项
● 注释
● 优先级顺序
● 递归匹配
2．1 元字符
在正则表达式中，元字符（Metacharacter）是一类非常特殊的字符，它能够匹配一个位置或字符集合中的一个字符，如：
、 \w等。
根据功能，元字符可以分为两种类型：
匹配位置的元字符和匹配字符的元字符。
2．1．1 匹配位置的元字符
包括：
^、$、和\b。
其中^（脱字符号）和$（美元符号）都匹配一个位置，分别匹配行的开始和结尾。
比如，^string匹配以string开头的行，string$匹配以string结尾的行。
^string$匹配以string开始和结尾的行。
单个$匹配一个空行。
单个^匹配任意行。
\b匹配单词的开始和结尾，如：
\bstr匹配以str开始的单词，但\b不匹配空格、标点符号或换行符号，所以，\bstr可以匹配string、stringfomat等单词。
\bstr正则表达式匹配的字符串必须以str开头，并且str以前是单词的分界处，但此正则表达式不能限定str之后的字符串形式。
以下正则表达式匹配以ing结尾的字符串，如string、Thisisastring等
Ing\b
正则表达式ing\b匹配的字符串必须以ing结尾，并且ing后是分界符，以下正则表达式匹配一个完整的单词：
\bstring\b。
2.1.2 匹配字符的元字符
匹配字符的元字符有7个:
.（点号）、\w、\W、、s\、\S、\d和\D。
其中点号匹配除换行之外的任意字符；\w匹配单词字符（包括字母、汉字、下划线和数字）；\W匹配任意非单词字符、\s匹配任意的空白字符，如空格、制表符、换行等；\S匹配任意的非空白字符；\d匹配任意数字字符；\D匹配任意的非数字字符。
如：
^.$匹配一个非空行，在该行中可以包含除了换行符以外的任意字符。
^\w$匹配一个非空行，并且该行中只能包含字母、数字、下划线和汉字中的任意字符。
\ba\w\w\w\w\w\w\\b匹配以字母a开头长度等于7的任意单词
\ba\w\w\w\d\d\d\D\b匹配以字母a开头后面有3个字符三个数字和1个非数字字符长度等于8的单词
2.2 字符类
字符类是一个字符集合，如果该字符集合中的任何一个字符被匹配，则它会找到该匹配项。
字符类可以在[]（方括号）中定义。
如：
[012345]可以匹配数字0到5中的任意一个。
可以匹配HTML标签中的H1到H6。
[Jj]ack可以匹配字符串Jack或jack。
但是，由于表达式[0123456789]书写非常不方便，连字符（-）便应用而生,[0-9]等价于[0123456789]。
[a-z]匹配任何小写字母，[A-Z]匹配任意大写字母。
如果要在字符类中包含连字符，则必须包含在第一位，如：
[-a]表示表达式匹配-或者a。
在字符类中如果^是字符类的第一个字符表示否定该字符串，也就是匹配该字符串外的任意字符，如：
[^abc]匹配除了abc以外的任意字符，[^-]匹配除了连字符以外的任意字符，a[^b]匹配a之后不是b的字符串。
表2-1 常用的字符类
字符或表达式
说明
\w
匹配单词字符（包括字母、数字、下划线和汉字）
\W
匹配任意的非单词字符（包括字母、数字、下划线和汉字）
\s
匹配任意的空白字符，如空格、制表符、换行符、中文全角空格等
\S
匹配任意的非空白字符
\d
匹配任意数字
\D
匹配任意的非数字字符
[abc]
匹配字符集中的任何字符
[^abc]
匹配除了字符集中包含字符的任意字符
[0-9a-z_A-Z_]
匹配任何数字、字母、下划线。
等同于\w
\p{name}
匹配{name}指定的命名字符类中的任何字符
\P{name}
匹配除了{name}指定的命名字符类中之外的任何字符
.
匹配除了换行符号之外的任意字符
[^0-9a-zA-Z_]
等同于\W
2.3 字符转义
表2-2：
常用的转义字符
表达式
可匹配
\r,\n
代表回车和换行符
\t
制表符
\\
代表"\"本身
还有其他一些在后边章节中有特殊用处的标点符号，在前面加"\"后，就代表该符号本身。
比如：
^,$都有特殊意义，如果要想匹配字符串中"^"和"$"字符，则表达式就需要写成"\^"和"\$"。
表达式
可匹配
\^
匹配^符号本身
\$
匹配$符号本身
\.
匹配小数点（.）本身
2.4 反义
在使用正则表达式时，如果需要匹配不在字符类指定的范围内的字符时，可以使用反义规则。
其实我们已经使用过反义表达式，如\W、\S、\D、[^abc]等。
常用的反义表如下：
表2-3：
常用的反义表达式
字符或表达式
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
2.4 限定符
正则表达式的元字符一次只能匹配一个位置或一个字符，如果需要匹配零个一个或多个字符时，则需要使用限定符。
限定符用于指定允许特定字符或字符集自身重复出现的次数。
如{n}表示出现n次；{n,}表示重复至少n次；{n,m}表示至少出现n次最
多m次。
常用限定符如下表：
表2-4：
常用限定符
字符
描述
*
匹配前面的子表达式零次或多次。
例如，zo*能匹配"z"以及"zoo"。
*等价于{0,}。
+
匹配前面的子表达式一次或多次。
例如，'zo+'能匹配"zo"以及"zoo"，但不能匹配"z"。
+等价于{1,}。
?
匹配前面的子表达式零次或一次。
例如，"do（es）?
"可以匹配"do"或"does"中的"do"。
?
等价于{0,1}。
{n}
n 是一个非负整数。
匹配确定的 n 次。
例如，'o{2}'不能匹配"Bob"中的'o'，但是能匹配"food"中的两个o。
{n,}
n 是一个非负整数。
至少匹配n 次。
例如，'o{2,}'不能匹配"Bob"中的'o'，但能匹配"foooood"中的所有o。
'o{1,}'等价于'o+'。
'o{0,}'则等价于'o*'。
{n,m}
m 和 n 均为非负整数，其中n <= m。
最少匹配 n 次且最多匹配 m 次。
刘，"o{1,3}"将匹配"fooooood"中的前三个o。
'o{0,1}'等价于'o?
'。
请注意在逗号和两个数之间不能有空格。
*？
尽可能少的使用重复的第一个匹配
+？
尽可能少的使用重复但至少使用一次
?
?
如果有可能使用零次重复或一次重复。
{n}?
等同于{n}
{n,}?
尽可能少的使用重复但至少重复n次
{n,m}?
介于n次和m次之间，尽可能少的使用重复。
2.5 贪婪、惰性和支配性匹配
惰性匹配：
先看字符串中的第一个字母是不是一个匹配，如果单独一个字符还不够就读入下一个字符，如果还没有发现匹配，就不断地从后续字符中读取，只道发现一个合适的匹配，然后开始下一次的匹配。
贪婪匹配：
先看整个字符串是不是一个匹配，如果没有发现匹配，它去掉字符串中最后一个字符并再次尝试，如果还没有发现匹配，那么再次去掉最后一个字符，这个过程会一直重复直到发现一个匹配或字符串不剩一个字符为止。
支配性匹配：
只尝试匹配整个字符串，如果整个字符串不能产生一个匹配，则不再进行尝试。
我们普通的字符类均是贪婪匹配，如果在字符类后加个问号（?
）则表示懒惰匹配，要成为支配性匹配则在懒惰匹配后加个问号（?
）.
2.6替换
正则表达式0\d{2}-\d{8}和0\d{3}-\d{7}分别匹配区号为3位和4位的固定电话号码，如果需要同时匹配区号为3位和4位的固定电话号码，可以使用替换满足这一需求。
最简单的替换是使用竖线（|）表示。
以下表达式匹配了区号为3位号码为8位和区号为4位号码为7位的的电话号码，区号和号码均使用-连接，0\d{2}-\d{8}|0\d{3}-\d{7}
表2-5 常用替换
字符或表达式
说明
|
匹配竖线（|）左侧或右侧
（?
（表达式）yes|no）
表达式要么与yes部分匹配要么与no部分匹配，其中no部分可以省略。
（？
（name）yes|no）
以name命名的字符串要么与yas部分匹配，要么与no部分pp，其中no部分可以省略
2.7 分组
分组又称为子表达式，即把一个正则表达式的全部或部分分成一个或多个组。
其中分组使用圆括号（），分组后把圆括号中的表达式看做一个整体来处理，比如:
（abc）{1，2}表示abc出现一次或两次的字符串，其中把abc看做一个整体来进行匹配。
2.8 后向引用
当一个正则表达式被分组后，每一个组将自动被赋予一个组号，该组号可以代表该组的表达式。
其中，组号的编制规则为：
从左到右，以分组的左括号为标志，第一个组号为1，第二个分组号为2，以此类推。
如：
（A?
（B?
（C?
）））将产生3个组号，第一组为：
（A?
（B?
（C?
）））；第二组为：
（B?
（C?
））；第三组为:
（C?
）。
反向引用提供了查找重复字符组的方便方法，反向引用可以使用数字命名（默认名称）的组号，也可以使用指定命名的组号。
比如：
\b（\w）\1\b匹配两个字符一样的单词，此表达式和\b（\w）\w\b不一样，后者两个字符可以不一样。
再看，\b（\w）（\d）\1\2\b，匹配一个字符和一个数字然后重复字符和数字。
\b\w*（\w+）\1\b匹配以至少两个字符一样结尾的单词。
\b（\w+）\b\s+\1\b此正则表达式匹配的具体过程如下：
a. 表达式\b（\w+）\b匹配一个单词并且单词的长度至少为1
b. 表达式\s+匹配一个或多个空白字符
c. 表达式\1将重复子表达式（\w+）匹配的内容，及匹配重复的单词
d. 匹配单词的结束位置。
分组不仅可以使用数字作为组号，还可以使用自定义名称作为组号。
以下两个正则表达式都是将分组后的子表达式\w+命名为word.
（?
\w+）
（?
’word’\w+）
因此\b（\w+）\b\s+\1\b和以下正则表达式是等价的，都匹配重复的单词：
\b（?
\w+）\b\s+\k\b
表2-5 后向引用说明表
表达式
说明
\数字
使用数字命名的后向引用
\k
使用指定命名的后向引用
表2-6 常用分组说明
字符
说明
（expression）
匹配字符串expression,并将匹配的文本保存到自动命名的组里
（?
expression）
匹配字符串expression,并将匹配的文本保存到以name命名的变量中，该名称不能包含标点符号，不能以数字开头。
（?
:
expression）
匹配字符串expression,不保存匹配的文本，也不分配组号
（?
!
expression）
匹配后面不是字符串expression的位置
（?
=expression）
匹配字符串expression前面的位置
（?
<=expression）
匹配字符串expression后面的位置
（?
expression）
匹配前面不是字符串expression的位置
（?
>expression）
只匹配expression一次
2.9 零宽度断言
元字符^、\b、$都匹配一个位置，并且这个位置满足一定条件。
在此把满足一个条件称为断言或零宽度断言。
正则表达式中零宽度断言说明如下表：
表2-6 零宽度断言
字符（断言）
说明
^
匹配行的开始位置
$
匹配行的结束位置
\A
匹配必须出现在字符串的开头
\Z
匹配必须出现在字符串的结尾或字符串结尾处的换行符（\n）前
\z
匹配必须出现在字符串的结尾
\G
匹配必须出现在上个匹配结束的地方
\b
匹配单词的开始或结束的位置
\B
匹配不是单词的开始或结束的位置
表达式（?
=expression）、（?
!
expression）、（?
<=expression）、和（?
expression）都是匹配一个位置。
下面将详细介绍表达式（?
=expression）和（?
<=expression）。
（?
=expression）又称为零宽度正预测先行断言，它断言自身位置的前面能够匹配表达式expression。
以下正则表达式匹配以ed结尾的单词的前面部分：
\b\w+（?
=ed\b）。
（?
<=expression）又称为零宽度正回顾后发断言，它断言自身位置的后面能够匹配表达式expression，以下正则表达式匹配以an开头的单词的后面部分，即匹配单词除了字符串an之外的部分：
（?
<=\ban）\w+\b
2.10 负向零宽度断言
零宽度断言只能指定或匹配一个位置，而负向零宽度断言与零宽度断言正好相反，它能指定或匹配不是一个位置，即所说的反义。
特别是在匹配字符串中不包含指定的字符时，负向零宽度断言特别有用，比如要匹配断言字符a之后不能是字符b的表达式为：
\b\w*a（?
!
b）\w*\b
因此该表达式匹配一个单词，并且这个包含字符a并且a后面不是紧随着b
表达式（?
!
expression）称为负向零宽度断言，它断言自身位置后不能包含expression。
以下正则表达式匹配一个z字符串，字符串前三位为字符并且后边不是紧随着数字：
\b\w{3}（?
!
\d+）；表达式（?
expression）称为零宽度回顾后发断言，它断言自身位置的前面不能匹配字符串expression。
以下表达式匹配不以数字开头、并且字符串中只包含大写字母、小写字母或下划线。
（?
\d+）[a-z-A-Z]+
2.11匹配选项
匹配选项可以指定正则表达式匹配中的行为，如忽略大小写、处理多行、处理单行、从右到左开始匹配等。
常用的匹配选项如下：
表2-7 常用匹配选项
RegexOptions枚举值
内联标志
简单说明
ExplicitCapture
n
只有定义了命名或编号的组才捕获
IgnoreCase
i
不区分大小写
IgnorePatternWhitespace
x
消除模式中的非转义空白并启用由#标记的注释。
MultiLine
m
多行模式，其原理是修改了^和$的含义
SingleLine
s
单行模式，和MultiLine相对应
2.12 优先级
正则表达式从左到右进行计算，并遵循优先级顺序，这与算术表达式非常类似。
下表从最高到最低说明了各种正则表达式运算符的优先级顺序：
表2-8：
优先级说明
运算符
说明
\
转义符
（）,（?
:
）,（?
=）,[]
括号和中括号
*,+,?
{n},{n,},{n,m}
限定符
^,$,\anymetacharacter,anycharacter
定位点和序列
|
替换
字符的优先级比替换运算符高，替换运算符允许“m|food”与“m”或“food”匹配。
若要匹配“mood”或“food”，请使用括号创建子表达式，从而产生“（m|f）ood”。
2.12 递归匹配
递归匹配在匹配具有嵌套结构的字符串时特别有效。
比如算术表达式（（1+2）*（3+4））具有嵌套结构，如果要使用正则表达式检查该表达式是否正确，则可以使用递归匹配解决该问题。
这里介绍的平衡组语法是由.NetFramework支持的；其它语言／库不一定支持这种功能，或者支持此功能但需要使用不同的语法。
有时我们需要匹配像（100*（50+15））这样的可嵌套的层次性结构，这时简单地使用\（.+\）则只会匹配到最左边的左括号和最右边的右括号之间的内容（这里我们讨论的是贪婪模式，懒惰模式也有下面的问题）。
假如原来的字符串里的左括号和右括号出现的次数不相等，比如（5/（3+2））），那我们的匹配结果里两者的个数也不会相等。
有没有办法在这样的字符串里匹配到最长的，配对的括号之间的内容呢？
为了避免（和\（把你的大脑彻底搞糊涂，我们还是用尖括号代替圆括号吧。
现在我们的问题变成了如何把xxaa>yy这样的字符串里，最长的配对的尖括号内的内容捕获出来？
这里需要用到以下的语法构造：
∙（?
'group'） 把捕获的内容命名为group,并压入堆栈（Stack）
∙（?
'-group'） 从堆栈上弹出最后压入堆栈的名为group的捕获内容，如果堆栈本来为空，则本分组的匹配失败
∙（?
（group）yes|no） 如果堆栈上存在以名为group的捕获内容的话，继续匹配yes部分的表达式，否则继续匹配no部分
∙（?
!
） 零宽负向先行断言，由于没有后缀表达式，试图匹配总是失败
如果你不是一个程序员（或者你自称程序员但是不知道堆栈是什么东西），你就这样理解上面的三种语法吧：
第一个就是在黑板上写一个"group"，第二个就是从黑板上擦掉一个"group"，第三个就是看黑板上写的还有没有"group"，如果有就继续匹配yes部分，否则就匹配no部分。
我们需要做的是每碰到了左括号，就在压入一个"Open",每碰到一个右括号，就弹出一个，到了最后就看看堆栈是否为空－－如果不为空那就证明左括号比右括号多，那匹配就应该失败。
正则表达式引擎会进行回溯（放弃最前面或最后面的一些字符），尽量使整个表达式得到匹配。
< #最外层的左括号
[^<>]* #最外层的左括号后面的不是括号的内容
（
（
（?
'Open'<） #碰到了左括号，在黑板上写一个"Open"
[^<>]* #匹配左括号后面的不是括号的内容
）+
（
（?
'-Open'>） #碰到了右括号，擦掉一个"Open"
[^<>]* #匹配右括号后面不是括号的内容
）+
）*
（?
（Open）（?
!
）） #在遇到最外层的右括号前面，判断黑板上还有没有没擦掉的"Open"；如果还有，则匹配失败
> #最外层的右括号
升级会员 