(Windows)Python 2.7 学习笔记 五十五 正则表达式

2020-11-21 10:20:12

正则表达式

字符串是编程时涉及到的最多的一种数据结构,对字符串进行操作的需求几乎无处不在。比如判断一个字符串是否是合法的Email地址,虽然可以编程提取 @ 前后的子串,再分别判断是否是单词和域名,但这样做不但麻烦,而且代码难以复用。

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:

  1. 创建一个匹配Email的正则表达式;
  2. 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n­m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:

1. \d{3} 表示匹配3个数字,例如 '010' ; 
2. \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; 
3. \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。

进阶

要做更精确地匹配,可以用 [] 表示范围,比如:
● [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1­20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:

s = 'ABC\\-001' # Python的字符串
# 对应的正则表达式字符串变成:
# 'ABC\-001'

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:

s = r'ABC\-001' # Python的字符串
# 对应的正则表达式字符串不变:
# 'ABC\-001'

先看看如何判断正则表达式是否匹配:

C:\Users\Administrator>python
Python 2.7.12 (v2.7.12:d33e0cf91556, Jun 27 2016, 15:24:40) [MSC v.1500 64 bit (
AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import re
>>> re.match(r'^\d{3}\-\d{3,8}$', '010-12345')
<_sre.SRE_Match object at 0x0000000001D2B510>
>>> re.match(r'^\d{3}\-\d{3,8}$', '010 12345')
>>>

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:(仅示例:不可运行)

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

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

嗯,无法识别连续的空格,用正则表达式试试:

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

无论多少个空格都可以正常分割。加入 , 试试:

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

再加入 ; 试试:

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

分组

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:

^(\d{3})‐(\d{3,8})$ 分别定义了两个组,可以直接从匹配的字符串中提取出区号和本地号码:
>>> m = re.match(r'^(\d{3})-(\d{3,8})$', '010-12345')
>>> m
<_sre.SRE_Match object at 0x0000000001CD6E88>
>>> m.group(0)
'010-12345'
>>> m.group(1)
'010'
>>> m.group(2)
'12345'
>>>

如果正则表达式中定义了组,就可以在 Match 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:

>>> t = '19:05:30'
>>> 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)
>>> m.groups()
('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:

'^(0[1-9]|1[0-2]|[0-9])-(0[1-9]|1[0-9]|2[0-9]|3[0-1]|[0-9])$'

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 :

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

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

1. 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;
2. 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:

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

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:

参考: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 —— python学习笔记_Arrow and Bullet-CSDN博客

someone@gmail.com
bill.gates@microsoft.com
# _*_ coding: gbk _*_

import re

# 先编译好正则
re_email = re.compile(r'^[\w]+\.?[\w]+@[\w]+\.com$')
# 正则解释:     字母一个以上 .一个或没有 字母一个以上 @ 字母不限 .com
def is_valid_email(addr):
    if re_email.match(addr):
        return True

# 测试:
assert is_valid_email('someone@gmail.com')
assert is_valid_email('bill.gates@microsoft.com')
assert not is_valid_email('bob#example.com')
assert not is_valid_email('mr-bob@example.com')
print('ok')

# result
# ok
C:\Users\Administrator\Desktop>python C:\Users\Administrator\Desktop\email_1.py
ok

C:\Users\Administrator\Desktop>

版本二可以验证并提取出带名字的Email地址:

<Tom Paris> tom@voyager.org
# _*_ coding: gbk _*_

import re

re_name_of_email = re.compile(r'^<?([\w]+\s*[\w]*)>?\s*[\w]*@[\w]+\.org$')
# 正则解释             <一个或无 字母一个以上 空格不限 字母不限 >一个或无 @ 字母一个以上 .org
def name_of_email(addr):
    if re_name_of_email.match(addr):
        return re_name_of_email.match(addr).group(1)

# 测试:
assert name_of_email('<Tom Paris> tom@voyager.org') == 'Tom Paris'
assert name_of_email('tom@voyager.org') == 'tom'
print('ok')
C:\Users\Administrator\Desktop>python C:\Users\Administrator\Desktop\email_2.py
ok

C:\Users\Administrator\Desktop>

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