正则表达式

    正则表达式是一种用来匹配字符串的强有力的武器。它的设计思想是用一种描述性的语言来给字符串定义一个规则，凡是符合规则的字符串，我们就认为它“匹配”了，否则，该字符串就是不合法的。

    所以我们判断一个字符串是否是合法的Email的方法是：

    • 创建一个匹配Email的正则表达式；

    • 用该正则表达式去匹配用户的输入来判断是否合法。

    因为正则表达式也是用字符串表示的，所以，我们要首先了解如何用字符来描述字符。

    在正则表达式中，如果直接给出字符，就是精确匹配。用\d可以匹配一个数字，\w可以匹配一个字母或数字，所以：

    • '00\d'可以匹配'007'，但无法匹配'00A'；

    • '\d\d\d'可以匹配'010'；

    • '\w\w\d'可以匹配'py3'；

    .可以匹配任意字符，所以：

    • 'py.'可以匹配'pyc'、'pyo'、'py!'等等。
      要匹配变长的字符，在正则表达式中，用*表示任意个字符（包括0个），用+表示至少一个字符，用?表示0个或1个字符，用{n}表示n个字符，用{n,m}表示n-m个字符：

    来看一个复杂的例子：\d{3}\s+\d{3,8}。

    我们来从左到右解读一下：

    • \d{3}表示匹配3个数字，例如'010'；

    • \s可以匹配一个空格（也包括Tab等空白符），所以\s+表示至少有一个空格，例如匹配' '，' '等；

    • \d{3,8}表示3-8个数字，例如'1234567'。

    综合起来，上面的正则表达式可以匹配以任意个空格隔开的带区号的电话号码。

    如果要匹配'010-12345'这样的号码呢？由于'-'是特殊字符，在正则表达式中，要用'\'转义，所以，上面的正则是\d{3}-\d{3,8}。

    但是，仍然无法匹配'010 - 12345'，因为带有空格。所以我们需要更复杂的匹配方式。

    • [0-9a-zA-Z_]可以匹配一个数字、字母或者下划线；

    • [0-9a-zA-Z_]+可以匹配至少由一个数字、字母或者下划线组成的字符串，比如'a100'，'0_Z'，'Py3000'等等；

    • [a-zA-Z_][0-9a-zA-Z_]*可以匹配由字母或下划线开头，后接任意个由一个数字、字母或者下划线组成的字符串，也就是Python合法的变量；

    • [a-zA-Z_][0-9a-zA-Z_]{0, 19}更精确地限制了变量的长度是1-20个字符（前面1个字符+后面最多19个字符）。

    A|B可以匹配A或B，所以[P|p]ython可以匹配'Python'或者'python'。

    ^表示行的开头，^\d表示必须以数字开头。

    $表示行的结束，\d$表示必须以数字结束。

    你可能注意到了，py也可以匹配'python'，但是加上^py$就变成了整行匹配，就只能匹配'py'了。

    re模块

    有了准备知识，我们就可以在Python中使用正则表达式了。Python提供re模块，包含所有正则表达式的功能。由于Python的字符串本身也用\转义，所以要特别注意：

    因此我们强烈建议使用Python的r前缀，就不用考虑转义的问题了：

    1. # 对应的正则表达式字符串不变：

    先看看如何判断正则表达式是否匹配：

    1. >>> import re
    2. >>> re.match(r'^\d{3}\-\d{3,8}$', '010-12345')
    3. <_sre.SRE_Match object; span=(0, 9), match='010-12345'>
    4. >>> re.match(r'^\d{3}\-\d{3,8}$', '010 12345')
    5. >>>

    match()方法判断是否匹配，如果匹配成功，返回一个Match对象，否则返回None。常见的判断方法就是：

    1. test = '用户输入的字符串'
    2. if re.match(r'正则表达式', test):
    3.     print('ok')
    4. else:
    5.     print('failed')

    切分字符串

    用正则表达式切分字符串比用固定的字符更灵活，请看正常的切分代码：

    1. >>> 'a b   c'.split(' ')
    2. ['a', 'b', '', '', 'c']

    嗯，无法识别连续的空格，用正则表达式试试：

    无论多少个空格都可以正常分割。加入,试试：

    1. >>> re.split(r'[\s\,]+', 'a,b, c  d')
    2. ['a', 'b', 'c', 'd']

    再加入;试试：

    1. >>> re.split(r'[\s\,\;]+', 'a,b;; c  d')
    2. ['a', 'b', 'c', 'd']

    如果用户输入了一组标签，下次记得用正则表达式来把不规范的输入转化成正确的数组。

    除了简单地判断是否匹配之外，正则表达式还有提取子串的强大功能。用()表示的就是要提取的分组（Group）。比如：

    1. >>> m = re.match(r'^(\d{3})-(\d{3,8})$', '010-12345')
    2. >>> m
    3. <_sre.SRE_Match object; span=(0, 9), match='010-12345'>
    4. >>> m.group(0)
    5. >>> m.group(1)
    6. '010'
    7. >>> m.group(2)
    8. '12345'

    如果正则表达式中定义了组，就可以在对象上用group()方法提取出子串来。

    注意到group(0)永远是原始字符串，group(1)、group(2)……表示第1、2、……个子串。

    提取子串非常有用。来看一个更凶残的例子：

    1. >>> t = '19:05:30'
    2. >>> m = re.match(r'^(0[0-9]|1[0-9]|2[0-3]|[0-9])\:(0[0-9]|1[0-9]|2[0-9]|3[0-9]|4[0-9]|5[0-9]|[0-9])\:(0[0-9]|1[0-9]|2[0-9]|3[0-9]|4[0-9]|5[0-9]|[0-9])$', t)
    3. >>> m.groups()
    4. ('19', '05', '30')

    这个正则表达式可以直接识别合法的时间。但是有些时候，用正则表达式也无法做到完全验证，比如识别日期：

    对于'2-30'，'4-31'这样的非法日期，用正则还是识别不了，或者说写出来非常困难，这时就需要程序配合识别了。

    贪婪匹配

    最后需要特别指出的是，正则匹配默认是贪婪匹配，也就是匹配尽可能多的字符。举例如下，匹配出数字后面的0：

    1. >>> re.match(r'^(\d+)(0*)$', '102300').groups()
    2. ('102300', '')

    由于\d+采用贪婪匹配，直接把后面的0全部匹配了，结果0*只能匹配空字符串了。

    必须让\d+采用非贪婪匹配（也就是尽可能少匹配），才能把后面的0匹配出来，加个?就可以让\d+采用非贪婪匹配：

    1. >>> re.match(r'^(\d+?)(0*)$', '102300').groups()
    2. ('1023', '00')

    编译

    当我们在Python中使用正则表达式时，re模块内部会干两件事情：

    • 编译正则表达式，如果正则表达式的字符串本身不合法，会报错；

    • 用编译后的正则表达式去匹配字符串。

    如果一个正则表达式要重复使用几千次，出于效率的考虑，我们可以预编译该正则表达式，接下来重复使用时就不需要编译这个步骤了，直接匹配：

    1. >>> import re
    2. # 编译:
    3. >>> re_telephone = re.compile(r'^(\d{3})-(\d{3,8})$')
    4. # 使用：
    5. >>> re_telephone.match('010-12345').groups()
    6. ('010', '12345')
    7. >>> re_telephone.match('010-8086').groups()
    8. ('010', '8086')

    编译后生成Regular Expression对象，由于该对象自己包含了正则表达式，所以调用对应的方法时不用给出正则字符串。

    正则表达式非常强大，要在短短的一节里讲完是不可能的。要讲清楚正则的所有内容，可以写一本厚厚的书了。如果你经常遇到正则表达式的问题，你可能需要一本正则表达式的参考书。

    练习

    请尝试写一个验证Email地址的正则表达式。版本一应该可以验证出类似的Email：

    1. bill.gates@microsoft.com

    版本二可以验证并提取出带名字的Email地址：

    参考源码