正则表达式教案

正则表达式到底是什么东西？

字符是计算机软件处理文字时最基本的单位，可能是字母，数字，标点符号，空格，换行符，汉字等等。字符串是0个或更多个字符的序列。文本也就是文字，字符串。说某个字符串匹配某个正则表达式，通常是指这个字符串里有一部分（或几部分分别）能满足表达式给出的条件。

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。

正则表达式对象

语法 1 re = /pattern/[flags]

语法 2 re = new RegExp("pattern",["flags"])

Flags（可以组合使用），可用的有：

g (全文查找出现的所有 pattern)

i (忽略大小写)

m (多行查找)

使用方法

1.test():匹配模式，返回true,否则返回false;

2.exec():返回查寻值

3.match()：返回数组（String对象方法）

4.search()：返回搜索到的一个匹配的索引值（String对象方法）示例

元字符

\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。

\b\w{6}\b匹配刚好6个字母/数字的单词。

元字符说明

.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

\W匹配任意不是字母，数字，下划线，汉字的字符

\s匹配任何空白字符，包括空格、制表符、换页符等等。等价于 [ \f\n\r\t\v]

\S匹配任意不是空白符的字符，等价于 [^ \f\n\r\t\v]。

\d匹配数字

\D匹配任意非数字的字符

\b匹配单词的开始或结束

\B匹配不是单词开头或结束的位置

^匹配字符串的开始

$匹配字符串的结束

^匹配字符串的开头，$匹配结尾。比如一个网站如果要求你填写的QQ号必须为5位到12位数字时，可以使用：^\d{5,12}$，{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。^和$的意义是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https://www.wendangku.net/doc/fa1473380.html,，C:\\Windows匹配C:\Windows。

字符含义

\f 匹配一个换页符。等价于 \x0c 和 \cL。

\n 匹配一个换行符。等价于 \x0a 和 \cJ。

\r 匹配一个回车符。等价于 \x0d 和 \cM。

\t 匹配一个制表符。等价于 \x09 和 \cI。

\v 匹配一个垂直制表符。等价于 \x0b 和 \cK。

量词

量词说明

*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

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？

[aeiou]就匹配任何一个英文元音字母，[.?!]匹配标点符号(.或?或!)。

可以指定一个字符范围，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。

/[^A-C]/与目标对象中除A，B，和C之外的任何字符相匹配。一般来说，当“^”出现在“[]”内时就被视做否定运算符；而当“^”位于“[]”之外，或没有“[]”时，则应当被视做定位符。

当用户需要在正则表达式的模式中加入元字符，并查找其匹配对象时，可以使用转义符“\”。例如：/Th\*/

上述正则表达式将会与目标对象中的“Th*”而非“The”等相匹配。

/([a-z][A-Z][0-9])+/

上述正则表达式将会与任何3个由字母和数字组成的字符串，如“aB0” 等相匹配。“()” 把字符串组合在一起。“()”符号包含的内容必须同时出现在目标对象中。因此，上述正则表达式将无法与诸如“abc”等的字符串匹配，因为“abc”中的最后一个字符为字母而非数字。

分枝条件——或运算

如果我们希望在正则表达式中实现类似编程逻辑中的“或”运算，在多个不同的模式中任选一个进行匹配的话，可以使用管道符“|”。例如：

/to|too|2/

上述正则表达式将会与目标对象中的“to”, “too”, 或“2” 相匹配。

复杂的表达式：\(?0\d{2}[) -]?\d{8}。“(”和“)”是元字符，需要使用转义。

这个表达式可以匹配几种格式的电话号码，像(010)88886666，或022-********，或029********等。分析：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-中的一个，它出现1次或不出现(?)，最后是8个数字(\d{8})。

这个表达式也能匹配010)12345678或(022-********这样的“不正确”的格式。要解决这个问题，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。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-********)，一种是4位区号，7位本地号(0376-*******)。

\(0\d{2}\)[- ]?\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。

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。

(\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})。

IP地址中每个数字都不能大于255。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。

一些常用的正则表达式

由数字和26个英文字母组成的字符串：^[A-Za-z0-9]+$

由数字、26个英文字母或者下划线组成的字符串：^\w+$

匹配中文字符的正则表达式：[\u4e00-\u9fa5]

匹配双字节字符(包括汉字在内)：[^\x00-\xff]

匹配空行的正则表达式：\n[\s| ]*\r

匹配HTML标记的正则表达式：/<(.*)>.*<\/\1>|<(.*) \/>/

匹配首尾空格的正则表达式：(^\s*)|(\s*$)

匹配Email地址的正则表达式：\w+([-+.]\w+)*@\w+([-.]\w+)*\.\w+([-.]\w+)*

匹配网址URL的正则表达式：^[a-zA-z]+://(\\w+(-\\w+)*)(\\.(\\w+(-\\w+)*))*(\\?\\S*)?$

IP地址：

^(d{1,2}|1dd|2[0-4]d|25[0-5]).(d{1,2}|1dd|2[0-4]d|25[0-5]).(d{1,2}|1dd|2[0-4]d|25[0-5]).(d{1,2}|1dd|2[0-4]d|25[0 -5])$

年-月-日：/^(d{2}|d{4})-((0([1-9]{1}))|(1[1|2]))-(([0-2]([1-9]{1}))|(3[0|1]))$/ //

月/日/年：/^((0([1-9]{1}))|(1[1|2]))/(([0-2]([1-9]{1}))|(3[0|1]))/(d{2}|d{4})$/ //

匹配帐号是否合法(字母开头，允许5-16字节，允许字母数字下划线)：^[a-zA-Z][a-zA-Z0-9_]{4,15}$

匹配国内电话号码：(\d{3}-|\d{4}-)?(\d{8}|\d{7})?

匹配腾讯QQ号：^[1-9]*[1-9][0-9]*$

高级应用：

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。

\b(\w+)\b\s+\1\b可以用来匹配重复的单词，像go go, 或者kitty kitty。这个表达式首先是一个单词，也就是单词开始处和结束处之间的多于一个的字母或数字(\b(\w+)\b)，这个单词会被捕获到编号为1的分组中，然后是1个或几个空白符(\s+)，最后是分组1中捕获的内容（也就是前面匹配的那个单词）(\1)。

你也可以自己指定子表达式的组名。要指定一个子表达式的组名，请使用这样的语法：(?\w+)(或者把尖括号换成'也行：(?'Word'\w+)),这样就把\w+的组名指定为Word了。要反向引用这个分组捕获的内容，你可以使用\k,所以上一个例子也可以写成这样：\b(?\w+)\b\s+\k\b。

使用小括号的时候，还有很多特定用途的语法。下面列出了最常用的一些：

表4.常

用分组

语法分

类

代码/语法说明

捕获(exp)匹配exp,并捕获文本到自动命名的组里

(?e

xp)

匹配exp,并捕获文本到名称为name的组里，也可以写成(?'name'exp) (?:exp)匹配exp,不捕获匹配的文本，也不给此分组分配组号

零宽断

言(?=exp)匹配exp前面的位置

(?<=exp)匹配exp后面的位置

(?!exp)匹配后面跟的不是exp的位置(?

注释

(?#comme

nt)

这种类型的分组不对正则表达式的处理产生任何影响，用于提供注释

让人阅读

我们已经讨论了前两种语法。第三个(?:exp)不会改变正则表达式的处理方式，只是这样的组匹

配的内容不会像前两种那样被捕获到某个组里面，也不会拥有组号。

零宽断言

接下来的四个用于查找在某些内容(但并不包括这些内容)之前或之后的东西，也就是说它们像\b,^,$那样用于指定一个位置，这个位置应该满足一定的条件(即断言)，因此它们也被称为零宽断言。

最好还是拿例子来说明吧：

断言用来声明一个应该为真的事实。正则表达式中只有当断言为真时才会继续进行匹配。

(?=exp)也叫零宽度正预测先行断言，它断言自身出现的位置的后面能匹配表达式exp。比如\b\w+(?=ing\b)，匹配以ing结尾的单词的前面部分(除了ing以外的部分)，如查找I'm singing while you're dancing.时，它会匹配sing和danc。

(?<=exp)也叫零宽度正回顾后发断言，它断言自身出现的位置的前面能匹配表达式exp。比如(?<=\bre)\w+\b会匹配以re开头的单词的后半部分(除了re以外的部分)，例如在查找reading a book 时，它匹配ading。

假如你想要给一个很长的数字中每三位间加一个逗号(当然是从右边加起了)，你可以这样查找需要在前面和里面添加逗号的部分：((?<=\d)\d{3})*\b，用它对1234567890进行查找时结果是234567890。

下面这个例子同时使用了这两种断言：(?<=\s)\d+(?=\s)匹配以空白符间隔的数字(再次强调，不包括这些空白符)。

负向零宽断言

前面我们提到过怎么查找不是某个字符或不在某个字符类里的字符的方法(反义)。但是如果我们只是想要确保某个字符没有出现，但并不想去匹配它时怎么办？例如，如果我们想查找这样的单词--它里面出现了字母q,但是q后面跟的不是字母u,我们可以尝试这样：

\b\w*q[^u]\w*\b匹配包含后面不是字母u的字母q的单词。但是如果多做测试(或者你思维足够敏锐，直接就观察出来了)，你会发现，如果q出现在单词的结尾的话，像Iraq,Benq，这个表达式就会出错。这是因为[^u]总要匹配一个字符，所以如果q是单词的最后一个字符的话，后面的[^u]将会匹配q后面的单词分隔符(可能是空格，或者是句号或其它的什么)，后面的\w*\b将会匹配下一个单词，于是\b\w*q[^u]\w*\b就能匹配整个Iraq fighting。负向零宽断言能解决这样的问题，因为它只匹配一个位置，并不消费任何字符。现在，我们可以这样来解决这个问题：\b\w*q(?!u)\w*\b。

零宽度负预测先行断言(?!exp)，断言此位置的后面不能匹配表达式exp。例如：\d{3}(?!\d)匹配三位数字，而且这三位数字的后面不能是数字；\b((?!abc)\w)+\b匹配不包含连续字符串abc的单词。

同理，我们可以用(?

(?

请详细分析表达式(?<=<(\w+)>).*(?=<\/\1>)，这个表达式最能表现零宽断言的真正用途。

一个更复杂的例子：(?<=<(\w+)>).*(?=<\/\1>)匹配不包含属性的简单HTML标签内里的内容。

()指定了这样的前缀：被尖括号括起来的单词(比如可能是)，然后是.*(任意的字符串),最后是一个后缀(?=<\/\1>)。注意后缀里的\/，它用到了前面提过的字符转义；\1则是一个反向引用，引用的正是捕获的第一组，前面的(\w+)匹配的内容，这样如果前缀实际上是的话，后缀就是了。整个表达式匹配的是和之间的内容(再次提醒，不包括前缀和后缀本身)。

注释

小括号的另一种用途是通过语法(?#comment)来包含注释。例如：2[0-4]\d(?#200-249)|25[0-5](?#250-255)|[01]?\d\d?(?#0-199)。

要包含注释的话，最好是启用“忽略模式里的空白符”选项，这样在编写表达式时能任意的添加空格，Tab，换行，而实际使用时这些都将被忽略。启用这个选项后，在#后面到这一行结束的所有文本都将被当成注释忽略掉。例如，我们可以前面的一个表达式写成这样：

(?<= # 断言要匹配的文本的前缀

<(\w+)> # 查找尖括号括起来的字母或数字(即HTML/XML标签)

) # 前缀结束

.* # 匹配任意文本

(?= # 断言要匹配的文本的后缀

<\/\1> # 查找尖括号括起来的内容：前面是一个"/"，后面是先前捕获的标签

) # 后缀结束

贪婪与懒惰

当正则表达式中包含能接受重复的限定符时，通常的行为是（在使整个表达式能得到匹配的前提下）匹配尽可能多的字符。考虑这个表达式：a.*b，它将会匹配最长的以a开始，以b结束的字符串。如果用它来搜索aabab的话，它会匹配整个字符串aabab。这被称为贪婪匹配。

有时，我们更需要懒惰匹配，也就是匹配尽可能少的字符。前面给出的限定符都可以被转化为懒惰匹配模式，只要在它后面加上一个问号?。这样.*?就意味着匹配任意数量的重复，但是在能使整个匹配成功的前提下使用最少的重复。现在看看懒惰版的例子吧：

a.*?b匹配最短的，以a开始，以b结束的字符串。如果把它应用于aabab的话，它会匹配aab

（第一到第三个字符）和ab（第四到第五个字符）。

为什么第一个匹配是aab（第一到第三个字符）而不是ab（第二到第三个字符）？简单地说，因为正则表达式有另一条规则，比懒惰／贪婪规则的优先级更高：最先开始的匹配拥有最高的优先

权——The match that begins earliest wins。

表5.懒惰

限定符代

码/语法

说明

*?重复任意次，但尽可能少重复

+?重复1次或更多次，但尽可能少重复

??重复0次或1次，但尽可能少重复

{n,m}?重复n到m次，但尽可能少重复

{n,}?重复n次以上，但尽可能少重复

处理选项

在C#中，你可以使用Regex(String, RegexOptions)构造函数来设置正则表达式的处理选项。如：Regex regex = new Regex("\ba\w{6}\b", RegexOptions.IgnoreCase);

上面介绍了几个选项如忽略大小写，处理多行等，这些选项能用来改变处理正则表达式的方式。

下面是.Net中常用的正则表达式选项：

表6.常用的处理选项名

称

说明

IgnoreCase(忽略大小写) 匹配时不区分大小写。

Multiline(多行模式) 更改^和$的含义，使它们分别在任意一行的行首和行尾匹配，而不仅仅在整个字符串的开头和结尾匹配。(在此模式下,$的精确含意是:匹配\n之前的位置以及字符串结束前的位置.)

Singleline(单行模式) 更改.的含义，使它与每一个字符匹配（包括换行符\n）。IgnorePatternWhitespace(

忽略空白)

忽略表达式中的非转义空白并启用由#标记的注释。

RightToLeft(从右向左查

找)

匹配从右向左而不是从左向右进行。

ExplicitCapture(显式捕

获)

仅捕获已被显式命名的组。

ECMAScript(JavaScript

兼容模式)

使表达式的行为与它在JavaScript里的行为一致。

一个经常被问到的问题是：是不是只能同时使用多行模式和单行模式中的一种？答案是：不是。

这两个选项之间没有任何关系，除了它们的名字比较相似（以至于让人感到疑惑）以外。

平衡组/递归匹配

这里介绍的平衡组语法是由.Net Framework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xx aa> 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

平衡组的一个最常见的应用就是匹配HTML,下面这个例子可以匹配嵌套的