正则表达式之反向引用
1.概述
捕获组捕获到的内容,不仅可以在正则表达式外部通过程序进行引用,也可以在正则表达式内部进行引用,这种引用方式就是反向引用。要了解反向引用,首先要了解捕获组,关于捕获组,参考 正则基础之——捕获组(capture group)。
反向引用的作用通常是用来查找或限定重复、查找或限定指定标识配对出现等等。
对于普通捕获组和命名捕获组的引用,语法如下:
普通捕获组反向引用:\k<number>,通常简写为\number
命名捕获组反向引用:\k<name>或者\k'name'
普通捕获组反向引用中number是十进制的数字,即捕获组的编号;命名捕获组反向引用中的name为命名捕获组的组名。
2.反向引用匹配原理
捕获组(Expression)在匹配成功时,会将子表达式匹配到的内容,保存到内存中一个以数字编号的组里,可以简单的认为是对一个局部变量进行了赋值,这时就可以通过反向引用方式,引用这个局部变量的值。一个捕获组(Expression)在匹配成功之前,它的内容可以是不确定的,一旦匹配成功,它的内容就确定了,反向引用的内容也就是确定的了。
反向引用必然要与捕获组一同使用的,如果没有捕获组,而使用了反向引用的语法,不同语言的处理方式不一致,有的语言会抛异常,有的语言会当作普通的转义处理。
3.举例说明一
源字符串:abcdebbcde
正则表达式:([ab])\1
对于正则表达式“([ab])\1”,捕获组中的子表达式“[ab]”虽然可以匹配“a”或者“b”,但是捕获组一旦匹配成功,反向引用的内容也就确定了。如果捕获组匹配到“a”,那么反向引用也就只能匹配“a”,同理,如果捕获组匹配到的是“b”,那么反向引用也就只能匹配“b”。由于后面反向引用“\1”的限制,要求必须是两个相同的字符,在这里也就是“aa”或者“bb”才能匹配成功。
考察一下这个正则表达式的匹配过程,在位置0处,由“([ab])”匹配“a”成功,将捕获的内容保存在编号为1的组中,然后把控制权交给“\1”,由于此时捕获组已记录了捕获内容为“a”,“\1”也就确定只有匹配到“a”才能匹配成功,这里显然不满足,“\1”匹配失败,由于没有可供回溯的状态,整个表达式在位置0处匹配失败。
正则引擎向前传动,在位置5之前,“([ab])”一直匹配失败。传动到位置5处时,,“([ab])”匹配到“b”,匹配成功,将捕获的内容保存在编号为1的组中,然后把控制权交给“\1”,由于此时捕获组已记录了捕获内容为“b”,“\1”也就确定只有匹配到“b”才能匹配成功,满足条件,“\1”匹配成功,整个表达式匹配成功,匹配结果为“bb”,匹配开始位置为5,结束位置为7。
扩展一下,正则表达式“([a-z])\1{2}”也就表达连续三个相同的小写字母,“([a-z])\1+”表示连续的n个相同的小写字母。
4.举例说明二
详细的分析讨论参考:正则表达式正向预搜索的问题。
源字符串:aaa bbbb ffffff 999999999
正则表达式:(\w)((?=\1\1\1)(\1))+
测试代码:
string test = "aaa bbbb ffffff 999999999";
Regex reg = new Regex(@"(\w)((?=\1\1\1)(\1))+");
MatchCollection mc = reg.Matches(test);
foreach (Match m in mc)
{
richTextBox2.Text += "匹配结果:" + m.Value.PadRight(12, ' ') + "匹配开始位置:" + m.Index + "\n";
}
//输出
匹配结果:bb 匹配开始位置:4
匹配结果:ffff 匹配开始位置:9
匹配结果:9999999 匹配开始位置:16
匹配结果分析:
正则表达式(\w)((?=\1\1\1)(\1))+从匹配结果上分析,其实就等价于 (\w)(\1)*(?=\1\1\1)(\1) ,这个会相对好理解一些,下面讨论下分析过程。
因为“+”等价于“{1,}”,表示至少匹配1次,下面把子表达式“((?=\1\1\1)(\1))+”展开来看下规律,下表中的“次数”表示子表达式“((?=\1\1\1)(\1))+”匹配成功的次数 。
次数 |
等价表达式 |
1 |
(\w)((?=\1\1\1)(\1)) |
2 |
(\w)((?=\1\1\1)(\1))((?=\1\1\1)(\1)) |
3 |
(\w)((?=\1\1\1)(\1))((?=\1\1\1)(\1))((?=\1\1\1)(\1)) |
… |
… |
如果最后一个“((?=\1\1\1)(\1))”匹配成功,那么中间的“((?=\1\1\1)(\1))”一定可以匹配成功,所以中间的限制条件(?=\1\1\1)就没有意义了,这时就可以简写为“(\1)”,也就是
次数 |
等价表达式 |
1 |
(\w)((?=\1\1\1)(\1)) |
2 |
(\w)(\1)((?=\1\1\1)(\1)) |
3 |
(\w)(\1)(\1)((?=\1\1\1)(\1)) |
… |
… |
可以归纳为等价于
(\w)(\1)*((?=\1\1\1)(\1))
因为“((?=\1\1\1)(\1))”开始和结尾的()原来是用作量词+修饰范围的,这里已经没有什么意义了,所以表达式最后可以归纳为等价于
(\w)(\1)*(?=\1\1\1)(\1)
分析这个表达式就容易多了。“(\w)”匹配一个字符,占一位,“\1”是对“\w”匹配内容的引用,“(\1)*”可以匹配0到无穷多个“(\w)”匹配到的字符,“(?=\1\1\1)(\1)”只占一位,但是“(?=\1\1\1)”要求所在位置右侧有三个连续相同的“(\w)”匹配到的字符,所以在“(?=\1\1\1)”这个位置右侧应该有三个字符,不过只有这个位置右侧的一个字符计入最后的匹配结果,最后两个只作为限制条件,不计入最后的匹配结果 。
以“999999999”为例,第一个“9”由“(\w)”匹配,第二到第六个“9”由“(\1)*”来匹配,第七个“9”由“(?=\1\1\1)(\1)”中最后的“(\1)”来匹配,而第七、八、九这三个“9”是用来保证满足“(?=\1\1\1)”这个条件的。
详细描述参考:正则基础之——反向引用
转载于:https://www.cnblogs.com/guorange/p/6693168.html
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