正则表达式

正则表达式

正则表达式(regular expression)是可以匹配文本片段的模式。最简单的正则表达式就是普通字符串,可以匹配其自身。比如,正则表达式 ‘hello’ 可以匹配字符串 ‘hello’。要注意的是,正则表达式并不是一个程序,而是用于处理字符串的一种模式,如果你想用它来处理字符串,就必须使用支持正则表达式的工具,比如Linux中的awk, sed, grep,或者编程语言Perl, Python, Java等。

Python中,我们可以使用内置的re模块来使用正则表达式。有一点需要特别注意的是,正则表达式使用 \ 对特殊字符进行转义,比如,为了匹配字符串 ‘python.org’,我们需要使用正则表达式 'python\.org',而Python的字符串本身也用 \ 转义,所以上面的正则表达式在Python中应该写成 'python\\.org',这会很容易陷入 \ 的困扰中,因此,我们建议使用Python的原始字符串,只需加一个r前缀,上面的正则表达式可以写成:

r'python\.org'

re模块提供了不少有用的函数,用以匹配字符串,比如:

  • compile函数
  • match函数
  • search函数
  • findall函数
  • finditer函数
  • split函数
  • sub函数
  • subn函数

re模块的一般使用步骤如下:

  • 使用compile函数将正则表达式的字符串形式编译为一个Pattern对象
  • 通过Pattern对象提供的一系列方法对文本进行匹配查找,获得匹配结果(一个Match对象)
  • 最后使用Match对象提供的属性和方法获得信息,根据需要进行其他的操作

Pattern

compile函数

compile函数用于编译正则表达式,生成一个Pattern对象,它的一般使用形式如下:

re.compile(pattern[, flag])

其中,pattern是一个字符串形式的正则表达式,flag是一个可选参数,表示匹配模式,比如忽略大小写,多行模式等。下面,让我们看看例子。

import re

# 将正则表达式编译成 Pattern 对象
pattern = re.compile(r'\d+')

match方法

match方法用于查找字符串的头部(也可以指定起始位置,它是一次匹配,只要找到了一个匹配的结果就返回,而不是查找所有匹配的结果。它的一般使用形式如下:

match(string[, pos[, endpos]])

其中,string是待匹配的字符串,posendpos是可选参数,指定字符串的起始和终点位置,默认值分别是0len (字符串长度)。因此,当你不指定posendpos时,match方法默认匹配字符串的头部

当匹配成功时,返回一个Match对象,如果没有匹配上,则返回None

看看例子。

>>> import re
>>> pattern = re.compile(r'\d+')                    # 用于匹配至少一个数字
>>> m = pattern.match('one12twothree34four')        # 查找头部,没有匹配
>>> print m
None
>>> m = pattern.match('one12twothree34four', 2, 10) # 从'e'的位置开始匹配,没有匹配
>>> print m
None
>>> m = pattern.match('one12twothree34four', 3, 10) # 从'1'的位置开始匹配,正好匹配
>>> print m                                         # 返回一个 Match 对象
<_sre.SRE_Match object at 0x10a42aac0>
>>> m.group(0)   # 可省略 0
'12'
>>> m.start(0)   # 可省略 0
3
>>> m.end(0)     # 可省略 0
5
>>> m.span(0)    # 可省略 0
(3, 5)

在上面,当匹配成功时返回一个Match对象,其中:

  • group([group1, …]) 方法用于获得一个或多个分组匹配的字符串,当要获得整个匹配的子串时,可直接使用 group()group(0)
  • start([group]) 方法用于获取分组匹配的子串在整个字符串中的起始位置(子串第一个字符的索引,参数默认值为0
  • end([group]) 方法用于获取分组匹配的子串在整个字符串中的结束位置(子串最后一个字符的索引+1,参数默认值为0
  • span([group]) 方法返回 (start(group), end(group))

再看看一个例子:

>>> import re
>>> pattern = re.compile(r'([a-z]+) ([a-z]+)', re.I)   # re.I 表示忽略大小写
>>> m = pattern.match('Hello World Wide Web')
>>> print m                               # 匹配成功,返回一个 Match 对象
<_sre.SRE_Match object at 0x10bea83e8>
>>> m.group(0)                            # 返回匹配成功的整个子串
'Hello World'
>>> m.span(0)                             # 返回匹配成功的整个子串的索引
(0, 11)
>>> m.group(1)                            # 返回第一个分组匹配成功的子串
'Hello'
>>> m.span(1)                             # 返回第一个分组匹配成功的子串的索引
(0, 5)
>>> m.group(2)                            # 返回第二个分组匹配成功的子串
'World'
>>> m.span(2)                             # 返回第二个分组匹配成功的子串
(6, 11)
>>> m.groups()                            # 等价于 (m.group(1), m.group(2), ...)
('Hello', 'World')
>>> m.group(3)                            # 不存在第三个分组
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: no such group

search方法

search方法用于查找字符串的任何位置,它也是一次匹配,只要找到了一个匹配的结果就返回,而不是查找所有匹配的结果,它的一般使用形式如下:

search(string[, pos[, endpos]])

其中,string是待匹配的字符串,posendpos是可选参数,指定字符串的起始和终点位置,默认值分别是0len (字符串长度)

当匹配成功时,返回一个Match对象,如果没有匹配上,则返回None

让我们看看例子:

>>> import re
>>> pattern = re.compile('\d+')
>>> m = pattern.search('one12twothree34four')  # 这里如果使用 match 方法则不匹配
>>> m
<_sre.SRE_Match object at 0x10cc03ac0>
>>> m.group()
'12'
>>> m = pattern.search('one12twothree34four', 10, 30)  # 指定字符串区间
>>> m
<_sre.SRE_Match object at 0x10cc03b28>
>>> m.group()
'34'
>>> m.span()
(13, 15)

再来看一个例子:

# -*- coding: utf-8 -*-

import re

# 将正则表达式编译成 Pattern 对象
pattern = re.compile(r'\d+')

# 使用 search() 查找匹配的子串,不存在匹配的子串时将返回 None
# 这里使用 match() 无法成功匹配
m = pattern.search('hello 123456 789')

if m:
    # 使用 Match 获得分组信息
    print 'matching string:',m.group()
    print 'position:',m.span()

执行结果:

matching string: 123456
position: (6, 12)

findall方法

上面的matchsearch方法都是一次匹配,只要找到了一个匹配的结果就返回。然而,在大多数时候,我们需要搜索整个字符串,获得所有匹配的结果。findall方法的使用形式如下:

findall(string[, pos[, endpos]])

其中,string是待匹配的字符串,posendpos是可选参数,指定字符串的起始和终点位置,默认值分别是0len (字符串长度)findall以列表形式返回全部能匹配的子串,如果没有匹配,则返回一个空列表。

import re

pattern = re.compile(r'\d+')   # 查找数字
result1 = pattern.findall('hello 123456 789')
result2 = pattern.findall('one1two2three3four4', 0, 10)

print result1
print result2

执行结果:

['123456', '789']
['1', '2']

finditer方法

finditer方法的行为跟findall的行为类似,也是搜索整个字符串,获得所有匹配的结果。但它返回一个顺序访问每一个匹配结果(Match对象)的迭代器。

# -*- coding: utf-8 -*-

import re

pattern = re.compile(r'\d+')

result_iter1 = pattern.finditer('hello 123456 789')
result_iter2 = pattern.finditer('one1two2three3four4', 0, 10)

print type(result_iter1)
print type(result_iter2)

print 'result1...'
for m1 in result_iter1:   # m1 是 Match 对象
    print 'matching string: {}, position: {}'.format(m1.group(), m1.span())

print 'result2...'
for m2 in result_iter2:
    print 'matching string: {}, position: {}'.format(m2.group(), m2.span())

执行结果:

<type 'callable-iterator'>
<type 'callable-iterator'>
result1...
matching string: 123456, position: (6, 12)
matching string: 789, position: (13, 16)
result2...
matching string: 1, position: (3, 4)
matching string: 2, position: (7, 8)

split方法

split方法按照能够匹配的子串将字符串分割后返回列表,它的使用形式如下:

split(string[, maxsplit])

其中,maxsplit用于指定最大分割次数,不指定将全部分割。

import re

p = re.compile(r'[\s\,\;]+')
print p.split('a,b;; c   d')

执行结果:

['a', 'b', 'c', 'd']

sub方法

sub方法用于替换。它的使用形式如下:

sub(repl, string[, count])

其中,repl可以是字符串也可以是一个函数:

  • 如果repl是字符串,则会使用repl去替换字符串每一个匹配的子串,并返回替换后的字符串,另外,repl还可以使用 \id 的形式来引用分组,但不能使用编号0
  • 如果repl是函数,这个方法应当只接受一个参数(Match对象,并返回一个字符串用于替换(返回的字符串中不能再引用分组

count用于指定最多替换次数,不指定时全部替换。

import re

p = re.compile(r'(\w+) (\w+)')
s = 'hello 123, hello 456'

def func(m):
    return 'hi' + ' ' + m.group(2)

print p.sub(r'hello world', s)  # 使用 'hello world' 替换 'hello 123' 和 'hello 456'
print p.sub(r'\2 \1', s)        # 引用分组
print p.sub(func, s)
print p.sub(func, s, 1)         # 最多替换一次

执行结果:

hello world, hello world
123 hello, 456 hello
hi 123, hi 456
hi 123, hello 456

subn方法

subn方法跟sub方法的行为类似,也用于替换。它的使用形式如下:

subn(repl, string[, count])

它返回一个元组:

(sub(repl, string[, count]), 替换次数)

元组有两个元素,第一个元素是使用sub方法的结果,第二个元素返回原字符串被替换的次数。

import re

p = re.compile(r'(\w+) (\w+)')
s = 'hello 123, hello 456'

def func(m):
    return 'hi' + ' ' + m.group(2)

print p.subn(r'hello world', s)
print p.subn(r'\2 \1', s)
print p.subn(func, s)
print p.subn(func, s, 1)

执行结果:

('hello world, hello world', 2)
('123 hello, 456 hello', 2)
('hi 123, hi 456', 2)
('hi 123, hello 456', 1)

其他函数

事实上,使用compile函数生成的Pattern对象的一系列方法跟re模块的多数函数是对应的,但在使用上有细微差别。

match函数

match函数的使用形式如下:

re.match(pattern, string[, flags]):

其中,pattern是正则表达式的字符串形式,比如\d+, [a-z]+。而Pattern对象的match方法使用形式是:

match(string[, pos[, endpos]])

可以看到,match函数不能指定字符串的区间,它只能搜索头部,看看例子:

import re

m1 = re.match(r'\d+', 'One12twothree34four')
if m1:
    print 'matching string:',m1.group()
else:
    print 'm1 is:',m1

m2 = re.match(r'\d+', '12twothree34four')
if m2:
    print 'matching string:', m2.group()
else:
    print 'm2 is:',m2

执行结果:

m1 is: None
matching string: 12

search函数

search函数的使用形式如下:

re.search(pattern, string[, flags])

search函数不能指定字符串的搜索区间,用法跟Pattern对象的search方法类似。

findall函数

findall函数的使用形式如下:

re.findall(pattern, string[, flags])

findall函数不能指定字符串的搜索区间,用法跟Pattern对象的findall方法类似。

import re

print re.findall(r'\d+', 'hello 12345 789')

# 输出
['12345', '789']

finditer函数

finditer函数的使用方法跟Patternfinditer方法类似,形式如下:

re.finditer(pattern, string[, flags])

split函数

split函数的使用形式如下:

re.split(pattern, string[, maxsplit])

sub函数

sub函数的使用形式如下:

re.sub(pattern, repl, string[, count])

subn函数

subn函数的使用形式如下:

re.subn(pattern, repl, string[, count])

到底用哪种方式

从上文可以看到,使用re模块有两种方式:

  • 使用re.compile函数生成一个Pattern对象,然后使用Pattern对象的一系列方法对文本进行匹配查找;
  • 直接使用re.match, re.searchre.findall等函数直接对文本匹配查找;

下面,我们用一个例子展示这两种方法。先看第1种用法:

import re

# 将正则表达式先编译成 Pattern 对象
pattern = re.compile(r'\d+')

print pattern.match('123, 123')
print pattern.search('234, 234')
print pattern.findall('345, 345')

再看第2种用法:

import re

print re.match(r'\d+', '123, 123')
print re.search(r'\d+', '234, 234')
print re.findall(r'\d+', '345, 345')

如果一个正则表达式需要用到多次(比如上面的 \d+,在多种场合经常需要被用到,出于效率的考虑,我们应该预先编译该正则表达式,生成一个Pattern对象,再使用该对象的一系列方法对需要匹配的文件进行匹配;而如果直接使用re.match, re.search等函数,每次传入一个正则表达式,它都会被编译一次,效率就会大打折扣。

匹配中文

在某些情况下,我们想匹配文本中的汉字,有一点需要注意的是,中文的unicode编码范围 主要在 [\u4e00-\u9fa5],这里说主要是因为这个范围并不完整,比如没有包括全角(中文)标点,不过,在大部分情况下,应该是够用的。假设现在想把字符串 title = u'你好,hello,世界' 中的中文提取出来,可以这么做:

# -*- coding: utf-8 -*-

import re

title = u'你好,hello,世界'
pattern = re.compile(ur'[\u4e00-\u9fa5]+')
result = pattern.findall(title)

print result

注意到,我们在正则表达式前面加上了两个前缀 ur,其中 r 表示使用原始字符串,u 表示是unicode字符串。

执行结果:

[u'\u4f60\u597d', u'\u4e16\u754c']

贪婪匹配

Python中,正则匹配默认是贪婪匹配(在少数语言中可能是非贪婪,也就是匹配尽可能多的字符。比如,我们想找出字符串中的所有 div 块:

import re

content = 'aa<div>test1</div>bb<div>test2</div>cc'
pattern = re.compile(r'<div>.*</div>')
result = pattern.findall(content)

print result

执行结果:

['<div>test1</div>bb<div>test2</div>']

由于正则匹配是贪婪匹配,也就是尽可能多的匹配,因此,在成功匹配到第一个``时,它还会向右尝试匹配,查看是否还有更长的可以成功匹配的子串。如果我们想非贪婪匹配,可以加一个?,如下:

import re

content = 'aa<div>test1</div>bb<div>test2</div>cc'
pattern = re.compile(r'<div>.*?</div>')    # 加上 ?
result = pattern.findall(content)

print result

结果:

['<div>test1</div>', '<div>test2</div>']
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