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揭開(kāi)正則表達(dá)式的神秘面紗

相關(guān)軟件相關(guān)文章發(fā)表評(píng)論 來(lái)源:本站整理時(shí)間:2010/6/24 9:10:52字體大。A-A+

作者:佚名點(diǎn)擊:302次評(píng)論:0次標(biāo)簽: 正則

  • 類型:電子教程大。9.5M語(yǔ)言:中文 評(píng)分:8.0
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引言
正則表達(dá)式(regular expression)就是用一個(gè)“字符串”來(lái)描述一個(gè)特征,然后去驗(yàn)證另一個(gè)“字符串”是否符合這個(gè)特征。比如 表達(dá)式“ab+” 描述的特征是“一個(gè) 'a' 和 任意個(gè) 'b' ”,那么 'ab', 'abb', 'abbbbbbbbbb' 都符合這個(gè)特征。

 

正則表達(dá)式可以用來(lái):(1)驗(yàn)證字符串是否符合指定特征,比如驗(yàn)證是否是合法的郵件地址。(2)用來(lái)查找字符串,從一個(gè)長(zhǎng)的文本中查找符合指定特征的字符串,比查找固定字符串更加靈活方便。(3)用來(lái)替換,比普通的替換更強(qiáng)大。

正則表達(dá)式學(xué)習(xí)起來(lái)其實(shí)是很簡(jiǎn)單的,不多的幾個(gè)較為抽象的概念也很容易理解。之所以很多人感覺(jué)正則表達(dá)式比較復(fù)雜,一方面是因?yàn)榇蠖鄶?shù)的文檔沒(méi)有做到由淺入深地講解,概念上沒(méi)有注意先后順序,給讀者的理解帶來(lái)困難;另一方面,各種引擎自帶的文檔一般都要介紹它特有的功能,然而這部分特有的功能并不是我們首先要理解的。

文章中的每一個(gè)舉例,都可以點(diǎn)擊進(jìn)入到測(cè)試頁(yè)面進(jìn)行測(cè)試。閑話少說(shuō),開(kāi)始。

1. 正則表達(dá)式規(guī)則
1.1 普通字符
字母、數(shù)字、漢字、下劃線、以及后邊章節(jié)中沒(méi)有特殊定義的標(biāo)點(diǎn)符號(hào),都是"普通字符"。表達(dá)式中的普通字符,在匹配一個(gè)字符串的時(shí)候,匹配與之相同的一個(gè)字符。

舉例1:表達(dá)式 "c",在匹配字符串 "abcde" 時(shí),匹配結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"c";匹配到的位置是:開(kāi)始于2,結(jié)束于3。(注:下標(biāo)從0開(kāi)始還是從1開(kāi)始,因當(dāng)前編程語(yǔ)言的不同而可能不同)

舉例2:表達(dá)式 "bcd",在匹配字符串 "abcde" 時(shí),匹配結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"bcd";匹配到的位置是:開(kāi)始于1,結(jié)束于4。

1.2 簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)義字符
一些不便書(shū)寫(xiě)的字符,采用在前面加 "\" 的方法。這些字符其實(shí)我們都已經(jīng)熟知了。

還有其他一些在后邊章節(jié)中有特殊用處的標(biāo)點(diǎn)符號(hào),在前面加 "\" 后,就代表該符號(hào)本身。比如:^, $ 都有特殊意義,如果要想匹配字符串中 "^" 和 "$" 字符,則表達(dá)式就需要寫(xiě)成 "\^" 和 "\$"。

這些轉(zhuǎn)義字符的匹配方法與 "普通字符" 是類似的。也是匹配與之相同的一個(gè)字符。

舉例1:表達(dá)式 "\$d",在匹配字符串 "abc$de" 時(shí),匹配結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"$d";匹配到的位置是:開(kāi)始于3,結(jié)束于5。

1.3 能夠與 '多種字符' 匹配的表達(dá)式
正則表達(dá)式中的一些表示方法,可以匹配 '多種字符' 其中的任意一個(gè)字符。比如,表達(dá)式 "\d" 可以匹配任意一個(gè)數(shù)字。雖然可以匹配其中任意字符,但是只能是一個(gè),不是多個(gè)。這就好比玩撲克牌時(shí)候,大小王可以代替任意一張牌,但是只能代替一張牌。
 

舉例1:表達(dá)式 "\d\d",在匹配 "abc123" 時(shí),匹配的結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"12";匹配到的位置是:開(kāi)始于3,結(jié)束于5。

舉例2:表達(dá)式 "a.\d",在匹配 "aaa100" 時(shí),匹配的結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"aa1";匹配到的位置是:開(kāi)始于1,結(jié)束于4。


1.4 自定義能夠匹配 '多種字符' 的表達(dá)式
使用方括號(hào) [ ] 包含一系列字符,能夠匹配其中任意一個(gè)字符。用 [^ ] 包含一系列字符,則能夠匹配其中字符之外的任意一個(gè)字符。同樣的道理,雖然可以匹配其中任意一個(gè),但是只能是一個(gè),不是多個(gè)。

舉例1:表達(dá)式 "[bcd][bcd]" 匹配 "abc123" 時(shí),匹配的結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"bc";匹配到的位置是:開(kāi)始于1,結(jié)束于3。

舉例2:表達(dá)式 "[^abc]" 匹配 "abc123" 時(shí),匹配的結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"1";匹配到的位置是:開(kāi)始于3,結(jié)束于4。

1.5 修飾匹配次數(shù)的特殊符號(hào)
前面章節(jié)中講到的表達(dá)式,無(wú)論是只能匹配一種字符的表達(dá)式,還是可以匹配多種字符其中任意一個(gè)的表達(dá)式,都只能匹配一次。如果使用表達(dá)式再加上修飾匹配次數(shù)的特殊符號(hào),那么不用重復(fù)書(shū)寫(xiě)表達(dá)式就可以重復(fù)匹配。

使用方法是:"次數(shù)修飾"放在"被修飾的表達(dá)式"后邊。比如:"[bcd][bcd]" 可以寫(xiě)成 "[bcd]{2}"。

舉例1:表達(dá)式 "\d+\.?\d*" 在匹配 "It costs $12.5" 時(shí),匹配的結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"12.5";匹配到的位置是:開(kāi)始于10,結(jié)束于14。

舉例2:表達(dá)式 "go{2,8}gle" 在匹配 "Ads by goooooogle" 時(shí),匹配的結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"goooooogle";匹配到的位置是:開(kāi)始于7,結(jié)束于17。

1.6 其他一些代表抽象意義的特殊符號(hào)
一些符號(hào)在表達(dá)式中代表抽象的特殊意義:

進(jìn)一步的文字說(shuō)明仍然比較抽象,因此,舉例幫助大家理解。

舉例1:表達(dá)式 "^aaa" 在匹配 "xxx aaa xxx" 時(shí),匹配結(jié)果是:失敗。因?yàn)?"^" 要求與字符串開(kāi)始的地方匹配,因此,只有當(dāng) "aaa" 位于字符串的開(kāi)頭的時(shí)候,"^aaa" 才能匹配,比如:"aaa xxx xxx"。

舉例2:表達(dá)式 "aaa$" 在匹配 "xxx aaa xxx" 時(shí),匹配結(jié)果是:失敗。因?yàn)?"$" 要求與字符串結(jié)束的地方匹配,因此,只有當(dāng) "aaa" 位于字符串的結(jié)尾的時(shí)候,"aaa$" 才能匹配,比如:"xxx xxx aaa"。

舉例3:表達(dá)式 ".\b." 在匹配 "@@@abc" 時(shí),匹配結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"@a";匹配到的位置是:開(kāi)始于2,結(jié)束于4。
進(jìn)一步說(shuō)明:"\b" 與 "^" 和 "$" 類似,本身不匹配任何字符,但是它要求它在匹配結(jié)果中所處位置的左右兩邊,其中一邊是 "\w" 范圍,另一邊是 非"\w" 的范圍。

舉例4:表達(dá)式 "\bend\b" 在匹配 "weekend,endfor,end" 時(shí),匹配結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"end";匹配到的位置是:開(kāi)始于15,結(jié)束于18。

 

 

    舉例5:表達(dá)式 "Tom|Jack" 在匹配字符串 "I'm Tom, he is Jack" 時(shí),匹配結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"Tom";匹配到的位置是:開(kāi)始于4,結(jié)束于7。匹配下一個(gè)時(shí),匹配結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"Jack";匹配到的位置時(shí):開(kāi)始于15,結(jié)束于19。

    舉例6:表達(dá)式 "(go\s*)+" 在匹配 "Let's go go go!" 時(shí)
,匹配結(jié)果是:成功;匹配到內(nèi)容是:"go go go";匹配到的位置是:開(kāi)始于6,結(jié)束于14。

    舉例7:表達(dá)式 "(\d+\.?\d*)" 在匹配 "10.9,20.5" 時(shí)
,匹配的結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:"20.5";匹配到的位置是:開(kāi)始于6,結(jié)束于10。單獨(dú)獲取括號(hào)范圍匹配到的內(nèi)容是:"20.5"。

2. 正則表達(dá)式中的一些高級(jí)規(guī)則
2.1 匹配次數(shù)中的貪婪與非貪婪
    在使用修飾匹配次數(shù)的特殊符號(hào)時(shí),有幾種表示方法可以使同一個(gè)表達(dá)式能夠匹配不同的次數(shù),比如:"{m,n}", "{m,}", "?", "*", "+",具體匹配的次數(shù)隨被匹配的字符串而定。這種重復(fù)匹配不定次數(shù)的表達(dá)式在匹配過(guò)程中,總是盡可能多的匹配。比如,針對(duì)文本 "dxxxdxxxd",舉例如下:

表達(dá)式
匹配結(jié)果
"\w+" 將匹配第一個(gè) "d" 之后的所有字符 "xxxdxxxd"
"\w+" 將匹配第一個(gè) "d" 和最后一個(gè) "d" 之間的所有字符 "xxxdxxx"。雖然 "\w+" 也能夠匹配上最后一個(gè) "d",但是為了使整個(gè)表達(dá)式匹配成功,"\w+" 可以 "讓出" 它本來(lái)能夠匹配的最后一個(gè) "d"

    由此可見(jiàn),"\w+" 在匹配的時(shí)候,總是盡可能多的匹配符合它規(guī)則的字符。雖然第二個(gè)舉例中,它沒(méi)有匹配最后一個(gè) "d",但那也是為了讓整個(gè)表達(dá)式能夠匹配成功。同理,帶 "*" "{m,n}" 的表達(dá)式都是盡可能地多匹配,帶 "?" 的表達(dá)式在可匹配可不匹配的時(shí)候,也是盡可能的 "要匹配"。這種匹配原則就叫作 "貪婪" 模式。
    非貪婪模式:

   
在修飾匹配次數(shù)的特殊符號(hào)后再加上一個(gè) "?" 號(hào),則可以使匹配次數(shù)不定的表達(dá)式盡可能少的匹配,使可匹配可不匹配的表達(dá)式,盡可能的 "不匹配"。這種匹配原則叫作 "非貪婪" 模式,也叫作 "勉強(qiáng)" 模式。如果少匹配就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)表達(dá)式匹配失敗的時(shí)候,與貪婪模式類似,非貪婪模式會(huì)最小限度的再匹配一些,以使整個(gè)表達(dá)式匹配成功。舉例如下,針對(duì)文本 "dxxxdxxxd" 舉例:

表達(dá)式
匹配結(jié)果
"\w+?" 將盡可能少的匹配第一個(gè) "d" 之后的字符,結(jié)果是:"\w+?" 只匹配了一個(gè) "x"
為了讓整個(gè)表達(dá)式匹配成功,"\w+?" 不得不匹配 "xxx" 才可以讓后邊的 "d" 匹配,從而使整個(gè)表達(dá)式匹配成功。因此,結(jié)果是:"\w+?" 匹配 "xxx"

    更多的情況,舉例如下:

    舉例1:表達(dá)式 "<td>(.*)</td>" 與字符串 "<td><p>aa</p></td> <td><p>bb</p></td>" 匹配時(shí)
,匹配的結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是 "<td><p>aa</p></td> <td><p>bb</p></td>" 整個(gè)字符串,表達(dá)式中的 "</td>" 將與字符串中最后一個(gè) "</td>" 匹配。

    舉例2:相比之下,表達(dá)式 "<td>(.*?)</td>" 匹配舉例1中同樣的字符串時(shí)
,將只得到 "<td><p>aa</p></td>",再次匹配下一個(gè)時(shí),可以得到第二個(gè) "<td><p>bb</p></td>"

2.2 反向引用 \1, \2...
    表達(dá)式在匹配時(shí),表達(dá)式引擎會(huì)將小括號(hào) "( )" 包含的表達(dá)式所匹配到的字符串記錄下來(lái)。在獲取匹配結(jié)果的時(shí)候,小括號(hào)包含的表達(dá)式所匹配到的字符串可以單獨(dú)獲取。這一點(diǎn),在前面的舉例中,已經(jīng)多次展示了。在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中,當(dāng)用某種邊界來(lái)查找,而所要獲取的內(nèi)容又不包含邊界時(shí),必須使用小括號(hào)來(lái)指定所要的范圍。比如前面的 "<td>(.*?)</td>"。

   
其實(shí),"小括號(hào)包含的表達(dá)式所匹配到的字符串" 不僅是在匹配結(jié)束后才可以使用,在匹配過(guò)程中也可以使用。表達(dá)式后邊的部分,可以引用前面 "括號(hào)內(nèi)的子匹配已經(jīng)匹配到的字符串"。引用方法是 "\" 加上一個(gè)數(shù)字。"\1" 引用第1對(duì)括號(hào)內(nèi)匹配到的字符串,"\2" 引用第2對(duì)括號(hào)內(nèi)匹配到的字符串……以此類推,如果一對(duì)括號(hào)內(nèi)包含另一對(duì)括號(hào),則外層的括號(hào)先排序號(hào)。換句話說(shuō),哪一對(duì)的左括號(hào) "(" 在前,那這一對(duì)就先排序號(hào)。
    舉例如下:

    舉例1表達(dá)式 "('|")(.*?)(\1)" 在匹配 " 'Hello', "World" " 時(shí)
,匹配結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是:" 'Hello' "。再次匹配下一個(gè)時(shí),可以匹配到 " "World" "。

    舉例2:表達(dá)式 "(\w)\1{4,}" 在匹配 "aa bbbb abcdefg ccccc 111121111 999999999" 時(shí)
,匹配結(jié)果是:成功;匹配到的內(nèi)容是 "ccccc"。再次匹配下一個(gè)時(shí),將得到 999999999。這個(gè)表達(dá)式要求 "\w" 范圍的字符至少重復(fù)5次,注意與 "\w{5,}" 之間的區(qū)別。

    舉例3:表達(dá)式 "<(\w+)\s*(\w+(=('|").*?\4)?\s*)*>.*?</\1>" 在匹配 "<td id='td1' style="bgcolor:white"></td>" 時(shí)
,匹配結(jié)果是成功。如果 "<td>" "</td>" 不配對(duì),則會(huì)匹配失;如果改成其他配對(duì),也可以匹配成功。

2.3 預(yù)搜索,不匹配;反向預(yù)搜索,不匹配
    前面的章節(jié)中,我講到了幾個(gè)代表抽象意義的特殊符號(hào):"^","$""\b"。它們都有一個(gè)共同點(diǎn),那就是:它們本身不匹配任何字符,只是對(duì) "字符串的兩頭" 或者 "字符之間的縫隙" 附加了一個(gè)條件。理解到這個(gè)概念以后,本節(jié)將繼續(xù)介紹另外一種對(duì) "兩頭" 或者 "縫隙" 附加條件的,更加靈活的表示方法。
    正向預(yù)搜索:"(?=xxxxx)""(?!xxxxx)"

   
格式:"(?=xxxxx)",在被匹配的字符串中,它對(duì)所處的 "縫隙" 或者 "兩頭" 附加的條件是:所在縫隙的右側(cè),必須能夠匹配上 xxxxx 這部分的表達(dá)式。因?yàn)樗皇窃诖俗鳛檫@個(gè)縫隙上附加的條件,所以它并不影響后邊的表達(dá)式去真正匹配這個(gè)縫隙之后的字符。這就類似 "\b",本身不匹配任何字符。"\b" 只是將所在縫隙之前、之后的字符取來(lái)進(jìn)行了一下判斷,不會(huì)影響后邊的表達(dá)式來(lái)真正的匹配。

    舉例1:表達(dá)式 "Windows (?=NT|XP)" 在匹配 "Windows 98, Windows NT, Windows 2000" 時(shí)
,將只匹配 "Windows NT" 中的 "Windows ",其他的 "Windows " 字樣則不被匹配。

    舉例2:表達(dá)式 "(\w)((?=\1\1\1)(\1))+" 在匹配字符串 "aaa ffffff 999999999" 時(shí)
,將可以匹配6個(gè)"f"的前4個(gè),可以匹配9個(gè)"9"的前7個(gè)。這個(gè)表達(dá)式可以讀解成:重復(fù)4次以上的字母數(shù)字,則匹配其剩下最后2位之前的部分。當(dāng)然,這個(gè)表達(dá)式可以不這樣寫(xiě),在此的目的是作為演示之用。
    格式:"(?!xxxxx)",所在縫隙的右側(cè),必須不能匹配 xxxxx 這部分表達(dá)式。

    舉例3:表達(dá)式 "((?!\bstop\b).)+" 在匹配 "fdjka ljfdl stop fjdsla fdj" 時(shí)
,將從頭一直匹配到 "stop" 之前的位置,如果字符串中沒(méi)有 "stop",則匹配整個(gè)字符串。

    舉例4:表達(dá)式 "do(?!\w)" 在匹配字符串 "done, do, dog" 時(shí)
,只能匹配 "do"。在本條舉例中,"do" 后邊使用 "(?!\w)" 和使用 "\b" 效果是一樣的。
    反向預(yù)搜索:"(?<=xxxxx)""(?<!xxxxx)"

   
這兩種格式的概念和正向預(yù)搜索是類似的,反向預(yù)搜索要求的條件是:所在縫隙的 "左側(cè)",兩種格式分別要求必須能夠匹配和必須不能夠匹配指定表達(dá)式,而不是去判斷右側(cè)。與 "正向預(yù)搜索" 一樣的是:它們都是對(duì)所在縫隙的一種附加條件,本身都不匹配任何字符。

   
舉例5:表達(dá)式 "(?<=\d{4})\d+(?=\d{4})" 在匹配 "1234567890123456" 時(shí),將匹配除了前4個(gè)數(shù)字和后4個(gè)數(shù)字之外的中間8個(gè)數(shù)字。由于 JScript.RegExp 不支持反向預(yù)搜索,因此,本條舉例不能夠進(jìn)行演示。很多其他的引擎可以支持反向預(yù)搜索,比如:Java 1.4 以上的 java.util.regex 包,.NET System.Text.RegularExpressions 命名空間,以及本站推薦的最簡(jiǎn)單易用的 DEELX 正則引擎

3. 其他通用規(guī)則
    還有一些在各個(gè)正則表達(dá)式引擎之間比較通用的規(guī)則,在前面的講解過(guò)程中沒(méi)有提到。
3.1 表達(dá)式中,可以使用 "\xXX" "\uXXXX" 表示一個(gè)字符("X" 表示一個(gè)十六進(jìn)制數(shù))

形式
字符范圍
\xXX
編號(hào)在 0 ~ 255 范圍的字符,比如:空格可以使用 "\x20" 表示
\uXXXX
任何字符可以使用 "\u" 再加上其編號(hào)的4位十六進(jìn)制數(shù)表示,比如:"\u4E2D"

3.2 在表達(dá)式 "\s","\d""\w","\b" 表示特殊意義的同時(shí),對(duì)應(yīng)的大寫(xiě)字母表示相反的意義

表達(dá)式
可匹配
\S
\D
\W
\B

3.3 在表達(dá)式中有特殊意義,需要添加 "\" 才能匹配該字符本身的字符匯總

字符
說(shuō)明
^
匹配輸入字符串的開(kāi)始位置。要匹配 "^" 字符本身,請(qǐng)使用 "\^"
$
匹配輸入字符串的結(jié)尾位置。要匹配 "$" 字符本身,請(qǐng)使用 "\$"
( )
標(biāo)記一個(gè)子表達(dá)式的開(kāi)始和結(jié)束位置。要匹配小括號(hào),請(qǐng)使用 "\(" "\)"
[ ]
用來(lái)自定義能夠匹配 '多種字符' 的表達(dá)式。要匹配中括號(hào),請(qǐng)使用 "\[" "\]"
{ }
修飾匹配次數(shù)的符號(hào)。要匹配大括號(hào),請(qǐng)使用 "\{" "\}"
.
匹配除了換行符(\n)以外的任意一個(gè)字符。要匹配小數(shù)點(diǎn)本身,請(qǐng)使用 "\."
?
修飾匹配次數(shù)為 0 次或 1 次。要匹配 "?" 字符本身,請(qǐng)使用 "\?"
+
修飾匹配次數(shù)為至少 1 次。要匹配 "+" 字符本身,請(qǐng)使用 "\+"
*
修飾匹配次數(shù)為 0 次或任意次。要匹配 "*" 字符本身,請(qǐng)使用 "\*"
|
左右兩邊表達(dá)式之間 "" 關(guān)系。匹配 "|" 本身,請(qǐng)使用 "\|"

3.4 括號(hào) "( )" 內(nèi)的子表達(dá)式,如果希望匹配結(jié)果不進(jìn)行記錄供以后使用,可以使用 "(?:xxxxx)" 格式
    舉例1:表達(dá)式 "(?:(\w)\1)+" 匹配 "a bbccdd efg" 時(shí),結(jié)果是 "bbccdd"。括號(hào) "(?:)" 范圍的匹配結(jié)果不進(jìn)行記錄,因此 "(\w)" 使用 "\1" 來(lái)引用。
3.5 常用的表達(dá)式屬性設(shè)置簡(jiǎn)介:Ignorecase,SinglelineMultiline,Global

表達(dá)式屬性
說(shuō)明
Ignorecase
默認(rèn)情況下,表達(dá)式中的字母是要區(qū)分大小寫(xiě)的。配置為 Ignorecase 可使匹配時(shí)不區(qū)分大小寫(xiě)。有的表達(dá)式引擎,把 "大小寫(xiě)" 概念延伸至 UNICODE 范圍的大小寫(xiě)。
Singleline
默認(rèn)情況下,小數(shù)點(diǎn) "." 匹配除了換行符(\n)以外的字符。配置為 Singleline 可使小數(shù)點(diǎn)可匹配包括換行符在內(nèi)的所有字符。
Multiline
默認(rèn)情況下,表達(dá)式 "^" "$" 只匹配字符串的開(kāi)始和結(jié)尾位置。如:

xxxxxxxxx\n
xxxxxxxxx

配置為 Multiline 可以使 "^" 匹配外,還可以匹配換行符之后,下一行開(kāi)始前的位置,使 "$" 匹配外,還可以匹配換行符之前,一行結(jié)束的位置。
Global
主要在將表達(dá)式用來(lái)替換時(shí)起作用,配置為 Global 表示替換所有的匹配。

 
4. 其他提示
4.1 如果想要了解高級(jí)的正則引擎還支持那些復(fù)雜的正則語(yǔ)法,可參見(jiàn)本站 DEELX 正則引擎的說(shuō)明文檔
4.2 如果要要求表達(dá)式所匹配的內(nèi)容是整個(gè)字符串,而不是從字符串中找一部分,那么可以在表達(dá)式的首尾使用 "^" "$",比如:"^\d+$" 要求整個(gè)字符串只有數(shù)字。
4.3 如果要求匹配的內(nèi)容是一個(gè)完整的單詞,而不會(huì)是單詞的一部分,那么在表達(dá)式首尾使用 "\b",比如:使用 "\b(if|while|else|void|int……)\b" 來(lái)匹配程序中的關(guān)鍵字
4.4 表達(dá)式不要匹配空字符串。否則會(huì)一直得到匹配成功,而結(jié)果什么都沒(méi)有匹配到。比如:準(zhǔn)備寫(xiě)一個(gè)匹配 "123""123."、"123.5"、".5" 這幾種形式的表達(dá)式時(shí),整數(shù)、小數(shù)點(diǎn)、小數(shù)數(shù)字都可以省略,但是不要將表達(dá)式寫(xiě)成:"\d*\.?\d*",因?yàn)槿绻裁炊紱](méi)有,這個(gè)表達(dá)式也可以匹配成功。更好的寫(xiě)法是:"\d+\.?\d*|\.\d+"。
4.5 能匹配空字符串的子匹配不要循環(huán)無(wú)限次。如果括號(hào)內(nèi)的子表達(dá)式中的每一部分都可以匹配 0 次,而這個(gè)括號(hào)整體又可以匹配無(wú)限次,那么情況可能比上一條所說(shuō)的更嚴(yán)重,匹配過(guò)程中可能死循環(huán)。雖然現(xiàn)在有些正則表達(dá)式引擎已經(jīng)通過(guò)辦法避免了這種情況出現(xiàn)死循環(huán)了,比如 .NET 的正則表達(dá)式,但是我們?nèi)匀粦?yīng)該盡量避免出現(xiàn)這種情況。如果我們?cè)趯?xiě)表達(dá)式時(shí)遇到了死循環(huán),也可以從這一點(diǎn)入手,查找一下是否是本條所說(shuō)的原因。
4.6 合理選擇貪婪模式與非貪婪模式,參見(jiàn)話題討論。
4.7 "|" 的左右兩邊,對(duì)某個(gè)字符最好只有一邊可以匹配,這樣,不會(huì)因?yàn)?/span> "|" 兩邊的表達(dá)式因?yàn)榻粨Q位置而有所不同。
 
正則表達(dá)式話題
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引言
本文將逐步討論一些正則表達(dá)式的使用話題。本文為本站基礎(chǔ)篇之后的擴(kuò)展,在閱讀本文之前,建議先閱讀正則表達(dá)式參考文檔一文。
 
1. 表達(dá)式的遞歸匹配
有時(shí)候,我們需要用正則表達(dá)式來(lái)分析一個(gè)計(jì)算式中的括號(hào)配對(duì)情況。比如,使用表達(dá)式 "\( [^)]* \)" 或者 "\( .*? \)" 可以匹配一對(duì)小括號(hào)。但是如果括號(hào)內(nèi)還嵌有一層括號(hào)的話,如 "( ( ) )",則這種寫(xiě)法將不能夠匹配正確,得到的結(jié)果是 "( ( )" 。類似情況的還有 HTML 中支持嵌套的標(biāo)簽如 "<font> </font>" 等。本節(jié)將要討論的是,想辦法把有嵌套的的成對(duì)括號(hào)或者成對(duì)標(biāo)簽匹配出來(lái)。
匹配未知層次的嵌套:
有的正則表達(dá)式引擎,專門(mén)針對(duì)這種嵌套提供了支持。并且在?臻g允許的情況下,能夠支持任意未知層次的嵌套:比如 Perl,PHP,GRETA 等。在 PHP GRETA 中,表達(dá)式中使用 "(?R)" 來(lái)表示嵌套部分。
匹配嵌套了未知層次的 "小括號(hào)對(duì)" 的表達(dá)式寫(xiě)法如下:"\(  ([^()]  |  (?R))*  \)"。
    [Perl PHP 的示例代碼]
匹配有限層次的嵌套:
對(duì)于不支持嵌套的正則表達(dá)式引擎,只能通過(guò)一定的辦法來(lái)匹配有限層次的嵌套。思路如下:
第一步,寫(xiě)一個(gè)不能支持嵌套的表達(dá)式:"\( [^()]* \)","<font>((?!</?font>).)*</font>"這兩個(gè)表達(dá)式在匹配有嵌套的文本時(shí),只匹配最內(nèi)層。
第二步,寫(xiě)一個(gè)可匹配嵌套一層的表達(dá)式:"\( ([^()] | \( [^()]* \))* \)"。這個(gè)表達(dá)式在匹配嵌套層數(shù)大于一時(shí),只能匹配最里面的兩層,同時(shí),這個(gè)表達(dá)式也能匹配沒(méi)有嵌套的文本或者嵌套的最里層。
匹配嵌套一層的 "<font>" 標(biāo)簽,表達(dá)式為:"<font>((?!</?font>).|(<font>((?!</?font>).)*</font>))*</font>"。這個(gè)表達(dá)式在匹配 "<font>" 嵌套層數(shù)大于一的文本時(shí),只匹配最里面的兩層。
第三步,找到匹配嵌套(n)層的表達(dá)式嵌套(n-1)層的表達(dá)式之間的關(guān)系。比如,能夠匹配嵌套(n)層的表達(dá)式為:
    [標(biāo)記頭]  ( [匹配 [標(biāo)記頭] [標(biāo)記尾] 之外的表達(dá)式] | [匹配 n-1 層的表達(dá)式] )*  [標(biāo)記尾]
    回頭來(lái)看前面編寫(xiě)的可匹配嵌套一層的表達(dá)式:
    第四步,依此類推,可以編寫(xiě)出匹配有限(n)層的表達(dá)式。這種方式寫(xiě)出來(lái)的表達(dá)式,雖然看上去很長(zhǎng),但是這種表達(dá)式經(jīng)過(guò)編譯后,匹配效率仍然是很高的。
 
2. 非貪婪匹配的效率
    可能有不少的人和我一樣,有過(guò)這樣的經(jīng)歷:當(dāng)我們要匹配類似 "<td>內(nèi)容</td>" 或者 "[b]加粗[/b]" 這樣的文本時(shí),我們根據(jù)正向預(yù)搜索功能寫(xiě)出這樣的表達(dá)式:"<td>([^<]|<(?!/td>))*</td>" 或者 "<td>((?!</td>).)*</td>"。
    當(dāng)發(fā)現(xiàn)非貪婪匹配之時(shí),恍然大悟,同樣功能的表達(dá)式可以寫(xiě)得如此簡(jiǎn)單:"<td>.*?</td>"。頓時(shí)間如獲至寶,凡是按邊界匹配的地方,盡量使用簡(jiǎn)捷的非貪婪匹配 ".*?"。特別是對(duì)于復(fù)雜的表達(dá)式來(lái)說(shuō),采用非貪婪匹配 ".*?" 寫(xiě)出來(lái)的表達(dá)式的確是簡(jiǎn)練了許多。
    然而,當(dāng)一個(gè)表達(dá)式中,有多個(gè)非貪婪匹配時(shí),或者多個(gè)未知匹配次數(shù)的表達(dá)式時(shí),這個(gè)表達(dá)式將可能存在效率上的陷阱。有時(shí)候,匹配速度慢得莫名奇妙,甚至開(kāi)始懷疑正則表達(dá)式是否實(shí)用。
效率陷阱的產(chǎn)生:
    在本站基礎(chǔ)文章里,對(duì)非貪婪匹配的描述中說(shuō)到:如果少匹配就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)表達(dá)式匹配失敗的時(shí)候,與貪婪模式類似,非貪婪模式會(huì)最小限度的再匹配一些,以使整個(gè)表達(dá)式匹配成功。
    具體的匹配過(guò)程是這樣的:
1.    "非貪婪部分" 先匹配最少次數(shù),然后嘗試匹配 "右側(cè)的表達(dá)式"。
2.    如果右側(cè)的表達(dá)式匹配成功,則整個(gè)表達(dá)式匹配結(jié)束。如果右側(cè)表達(dá)式匹配失敗,則 "非貪婪部分" 將增加匹配一次,然后再嘗試匹配 "右側(cè)的表達(dá)式"。
3.    如果右側(cè)的表達(dá)式又匹配失敗,則 "非貪婪部分" 將再增加匹配一次。再嘗試匹配 "右側(cè)的表達(dá)式"
4.    依此類推,最后得到的結(jié)果是 "非貪婪部分" 以盡可能少的匹配次數(shù),使整個(gè)表達(dá)式匹配成功;蛘咦罱K仍然匹配失敗。
    當(dāng)一個(gè)表達(dá)式中有多個(gè)非貪婪匹配,以表達(dá)式 "d(\w+?)d(\w+?)z" 為例,對(duì)于第一個(gè)括號(hào)中的 "\w+?" 來(lái)說(shuō),右邊的 "d(\w+?)z" 屬于它的 "右側(cè)的表達(dá)式",對(duì)于第二個(gè)括號(hào)中的 "\w+?" 來(lái)說(shuō),右邊的 "z" 屬于它的 "右側(cè)的表達(dá)式"。
    當(dāng) "z" 匹配失敗時(shí),第二個(gè) "\w+?" 會(huì) "增加匹配一次",再嘗試匹配 "z"。如果第二個(gè) "\w+?" 無(wú)論怎樣 "增加匹配次數(shù)",直至整篇文本結(jié)束,"z" 都不能匹配,那么表示 "d(\w+?)z" 匹配失敗,也就是說(shuō)第一個(gè) "\w+?" "右側(cè)" 匹配失敗。此時(shí),第一個(gè) "\w+?" 會(huì)增加匹配一次,然后再進(jìn)行 "d(\w+?)z" 的匹配。循環(huán)前面所講的過(guò)程,直至第一個(gè) "\w+?" 無(wú)論怎么 "增加匹配次數(shù)",后邊的 "d(\w+?)z" 都不能匹配時(shí),整個(gè)表達(dá)式才宣告匹配失敗。
    其實(shí),為了使整個(gè)表達(dá)式匹配成功,貪婪匹配也會(huì)適當(dāng)?shù)?/span>讓出已經(jīng)匹配的字符。因此貪婪匹配也有類似的情況。當(dāng)一個(gè)表達(dá)式中有較多的未知匹配次數(shù)的表達(dá)式時(shí),為了讓整個(gè)表達(dá)式匹配成功,各個(gè)貪婪或非貪婪的表達(dá)式都要進(jìn)行嘗試減少或增加匹配次數(shù),由此容易形成一個(gè)大循環(huán)的嘗試,造成了很長(zhǎng)的匹配時(shí)間。本文之所以稱之為陷阱,因?yàn)檫@種效率問(wèn)題往往不易察覺(jué)。
    舉例:"d(\w+?)d(\w+?)d(\w+?)z" 匹配 "ddddddddddd..." 時(shí),將花費(fèi)較長(zhǎng)一段時(shí)間才能判斷出匹配失敗。
效率陷阱的避免:
    避免效率陷阱的原則是:避免多重循環(huán)嘗試匹配。并不是說(shuō)非貪婪匹配就是不好的,只是在運(yùn)用非貪婪匹配的時(shí)候,需要注意避免過(guò)多循環(huán)嘗試的問(wèn)題。
    情況一:對(duì)于只有一個(gè)非貪婪或者貪婪匹配的表達(dá)式來(lái)說(shuō),不存在效率陷阱。也就是說(shuō),要匹配類似 "<td> 內(nèi)容 </td>" 這樣的文本,表達(dá)式 "<td>([^<]|<(?!/td>))*</td>" "<td>((?!</td>).)*</td>" "<td>.*?</td>" 的效率是完全相同的。
    情況二:如果一個(gè)表達(dá)式中有多個(gè)未知匹配次數(shù)的表達(dá)式,應(yīng)防止進(jìn)行不必要的嘗試匹配。
    比如,對(duì)表達(dá)式 "<script language='(.*?)'>(.*?)</script>" 來(lái)說(shuō),如果前面部分表達(dá)式在遇到 "<script language='vbscript'>" 時(shí)匹配成功后,而后邊的 "(.*?)</script>" 卻匹配失敗,將導(dǎo)致第一個(gè) ".*?" 增加匹配次數(shù)再嘗試。而對(duì)于表達(dá)式真正目的,讓第一個(gè) ".*?" 增加匹配成vbscript'>是不對(duì)的,因此這種嘗試是不必要的嘗試。
    因此,對(duì)依靠邊界來(lái)識(shí)別的表達(dá)式,不要讓未知匹配次數(shù)的部分跨過(guò)它的邊界。前面的表達(dá)式中,第一個(gè) ".*?" 應(yīng)該改寫(xiě)成 "[^']*"。后邊那個(gè) ".*?" 的右邊再?zèng)]有未知匹配次數(shù)的表達(dá)式,因此這個(gè)非貪婪匹配沒(méi)有效率陷阱。于是,這個(gè)匹配腳本塊的表達(dá)式,應(yīng)該寫(xiě)成:"<script language='([^']*)'>(.*?)</script>" 更好。

 

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