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作者丨zhenguo

来源丨Python与算法社区

今天开始Python进阶模块总结之正则专题，目录结构如下：

• 1 学习正则的价值

• 2 正则学习前的几个准备

• • Q1 字符 `r`是干啥的？

  • Q2 什么是一个原子操作？

  • Q3 怎么理解正则中的转义？

• 3 掌握最常用规则

• • 情况1：最普通查找

  • 情况2：使用通用字符

  • 情况3：使用元字符

• 4 有个棘手的场景

• 5 学会提取子串的技能

• 6 使用捕获的注意事项

1 学习正则的价值

正则应用广泛。不仅在Python语言中使用，其他语言也都在用，并且不同语言间的正则语法极为相似。同时主流操作系统，尤其linux系统的命令窗口中，也会经常使用到正则。还有，Python的常用包如Pandas，也经常遇到正则。

不仅使用广泛，正则功能也很强大，还有书写简便，因此这项技能值得我们仔细研究和掌握。

2 正则学习前的几个准备

Q1 字符 r是干啥的？

经常见过正则表达式前有一个字符 r，它的作用是告诉解释器后面的一串是原生字符串，按照字面意思解释即可。如：

s1 = r'\n.*'
print(s1)

它告诉编译器s串第一个字符是\，第二个字符是n.打印的结果就是它本身：

\n.*

而如果不带前缀字符r，即：

s2 = '\n.*'
print(s2)

解释器认为前两个字符\n为转义字符，一个新行的意思，打印结果为一个换行加.*，如下所示：

.*

Q2 什么是一个原子操作？

微观世界中，如果定义原子是组成事物的最基本单元，那么就可理解为原子不能再分了。同理此处，正则的原子操作是指不能再被分割的正则表达式操作。

如正则中的+指前面的一个原子操作出现至少1次。例如：66+表示第一个字符为6，第二个字符6和第三个字符+联合起来表示至少出现1次字符6，因此综合起来至少要有2个6紧邻的串才能满足此正则表达式(下面会详细讲到)。

\w+表示字母数字下划线中的任意一个字符(\w指代的)至少出现1次，那么\w就是一个原子操作。

因此，普通字符是原子，正则中的通用字符(下面会讲到)也是原子。大家记住原子这个概念。

Q3 怎么理解正则中的转义？

正则世界中，重新定义了几个新的转义字符。

一个转义字符\+一个字符，转义后会改变原字符的意义，它不再是它，而是赋予一个新的含义。

例如，w本身就是一个英文字符w，没有其他任何含义。但是，前面加一个转义字符 \ 后，含义发生重大改变，w它不再是w，而是\要与w连在一起，被解释器解释为匹配以下字符集合中的任意一个：

pat = '\w'

等于：

pat = '[0123456789AaBbCcDdEeFfGgHhIiJjKkLlMmNnOoPpQqRrSsTtUuVvWwXxYyZz_]'

即匹配数字、大小写字母和下划线_字符集合中的任意一个。

你看，一个通用转义字符\w直接就指代上面这一大串，写法多么简便，同时在正则的世界里又经常被用到，故被称为：通用正则字符

类似的通用正则字符还有几个，下面也会讲到。做一件事前，把规则弄清，触类旁通，相信大家理解其他几个也没问题。

3 掌握最常用规则

为了更清晰的展示，咱们只涉及最常用的规则，一来缩短篇幅，二来降低大家学习曲线，三来一类问题掌握一个，触类旁通即可。

情况1：最普通查找

最普通查找就是需要找啥就写啥，没有使用正则的规则。如下是关于小说《灿烂千阳》中的一段话，从中找出单词friendship，可能出现多次：

s = """
# Mariam is only fifteen
# when she is sent to Kabul to marry the troubled and bitter Rasheed,
# who is thirty years her senior.
# Nearly two decades later,
# in a climate of growing unrest, tragedy strikes fifteen-year-old Laila,
# who must leave her home and join Mariam's unhappy household.
# Laila and Mariam are to find consolation in each other,
# their friendship to grow as deep as the bond between sisters,
# as strong as the ties between mother and daughter.
# With the passing of time comes Taliban rule over Afghanistan,
# the streets of Kabul loud with the sound of gunfire and bombs,
# life a desperate struggle against starvation, brutality and fear,
# the women's endurance tested beyond their worst imaginings.
# Yet love can move a person to act in unexpected ways,
# lead them to overcome the most daunting obstacles with a startling heroism.
# In the end it is love that triumphs over death and destruction.
# A Thousand Splendid Suns is an unforgettable portrait of a wounded country and
#  a deeply moving story of family and friendship.
#  It is a beautiful, heart-wrenching story of an unforgiving time,
#  an unlikely bond and an indestructible love.
"""

使用正则前，先导入re模块，再定义正则表达式，然后使用findall方法找出所有匹配

import re
pat = 'friendship'
result = re.findall(pat,s)
print(result) # 共找到两处：
# ['friendship', 'friendship']

以上就是使用正则的最普通例子。如果要找出前缀为grow的单词，比如可能为grows, growing 等，最普通查找实现起来就不方便。

然而，借助于下面介绍的元字符、通用字符和捕获组合起来，便能应对解决复杂的匹配查找问题。

情况2：使用通用字符

在正则的世界里，通用字符指帮助我们更加简便的写出匹配规则的字符。

如上面文字，下面正则匹配串能找出以d开始，[a-z]表示的任意一个小写英文字符，{7}表示小写英文字符出现7次(下面情况3会说到)，也就是匹配出来的子串长度为1+7=8:

pat = 'd[a-z]{7}'
result = re.findall(pat,s)

匹配结果为：

['daughter', 'desperat', 'daunting', 'destruct', 'destruct']

同理，模式串pat = 'd[a-z]{10}'匹配的结果为：

['destruction', 'destructibl']

模式串pat = 'd[a-z]{11}'匹配的结果为：

[ 'destructible']

你看，通用字符[a-z]使用真方便，5个字符一下就表达了所有26个小写的字符，但是注意[a-z]匹配26个小写字符的任意一个.

类似功能的通用字符还包括：

[A-Z]  匹配大写英文字母
[0-9]  匹配一个0-9之间的数字

还有更加强大的通用字符：

\s  匹配空白字符，如\n \t \b等
\w  匹配任意字母、数字、下划线
\d  匹配十进制数字0-9

而\S, \W, \D 分别对应 \s, \w, \d匹配字符集的补集，例如\S 的意思是匹配 \s 以外的其他任意字符。

情况3：使用元字符

元的含义大家不妨理解为用来描述它后面事物的类，如元类用来创建描述类的类，元模型描述一个模型的模型，因此推而广之，元字符用来描述字符的字符。

理解以上后，你再看正则中使用最普遍的一个元字符 +，它是用来描述前面一个原子出现次数的字符，表示前一个原子出现1次或多次都可。

例如，在寻找手机靓号时，正则表达式66+，表示前一个原子6至少出现1次，因此连上第一个6，表示电话号码中至少有两个66紧邻。因此，电话号码18612652166、17566665656都满足要求，而号码18616161616不符合要求。

类似功能的元字符，还包括如下。功能相似，不再赘述：

* 前面的原子重复0次、1次、多次
? 前面的原子重复0次或者1次
+ 前面的原子重复1次或多次
{n} 前面的原子出现了 n 次
{n,} 前面的原子至少出现 n 次
{n,m} 前面的原子出现次数介于 n-m 之间

4 有个棘手的场景

了解以上规则后，我们能去完成很多匹配任务，比如一些字符串匹配任务；查找某个手机号是不是靓号；找到文字中出现某个模式的所有地方。

但是，使用正则还会经常遇到的一大场景。试想，从一个文件里提取出所有如下格式的链接，并全部导出来：

https://github.com/jackzhenguo/python-small-examples

https://gitbook.cn/gitchat/column/5e37978dec8d9033cf916b5d

截止目前，我们还不能完成这样的匹配任务。鉴于这种匹配任务确实很常见，因此你很有必要学会下面这项技能。

5 学会提取子串的技能

今天以我写过的《Python 60天》专栏中的一段文字，提取出里面的链接为例，阐述提取子串的实用性。

先贴上文字(有删减改动)，将这段文字赋值给变量 urls：

urls = """
基于 Python 的包更是枝繁叶茂，遍地开花，“Tiobe 编程语言排行榜”最新统计显示 Python 是增长最快的语言。![image-20200131192231967](https://images.gitbook.cn/2020-02-05-014719.png)接下来，与大家，还有远在美国做 AI 博士后研究的 Alicia，一起开始我们的 60 天 Python 探索之旅吧。所有的这些考虑，都是为了让大家在短时间内掌握 Python 技术栈，多一个生存的本领。拿到理想的 Offer 后，早日过上自己想要的生活。让我们开始吧。如下，按照是否为静态/动态语言，弱类型/强类型两个维度，总结常用的语言分类。![image-20200205155429583](https://images.gitbook.cn/2020-02-05-080211.png) ### 四大基本语法
"""

你可能很快写出如下的正则表达式：

# 元字符.表示匹配除\n字符外的任意一个字符
# 元字符*表示匹配前面一个原子0次或多次
pat = r'https:.*'

然后导入re模块，使用findall方法找出所有匹配：

import re
result = re.findall(pat,urls)
print(result)

运行结果显示如下，观察发现2个匹配，但是每个匹配链接都包括冗余字符，因此匹配错误：

['https://images.gitbook.cn
/2020-02-05-014719.png)','https://images.gitbook.cn
/2020-02-05-080211.png) ### 四大基本语法']

我们再稍微优化原正则表达式为：

# 添加 \) 表示待匹配子串以右括号结尾
pat = r'https:.*\)'

打印结果显示如下，结果确实好一点，但是依然包括右括号，结果还是错误的：

['https://images.gitbook.cn/
2020-02-05-014719.png)', 'https://images.gitbook.cn/
2020-02-05-080211.png)']

所以掌握提取子串的技能就很重要，实现提取子串也很简单，只需把想要返回的子串加上一对括号就行，如下所示：

# 把想要返回的子串外面添加一对括号pat = r'(https:.*)\)'

此时返回结果完全正确，无任何多余字符。想要返回的子串外面添加一对括号还有个专业叫法：捕获或分组。

6 使用捕获的注意事项

捕获功能非常实用，使用它需要区分一点，贪婪捕获和非贪婪捕获。前者指在满足匹配模式前提下，返回包括尽可能多的字符匹配模式；后者指满足匹配条件下，尽可能少的捕获。

我们伪造一个理想状况下的案例：

htmlContent = """<div><div><h2>这是二级标题</h2></div><div><p> 这是一个段落>/p></div></div>
"""

贪心捕获使用(.*)，如下所示：

pat = r"<div>(.*)</div>"result = re.findall(pat,htmlContent)

结果为如下，尽可能长的捕获，而不是遇到第一个</div>时就终止：

['<div><h2>这是二级标题</h2></div><div><p> 这是一个段落>/p></div>']

而非贪心捕获的正则表达式为<div>(.*?)</div>"，如下：

pat = r"<div>(.*?)</div>"result = re.findall(pat,htmlContent)print(result)

结果为两个元素，遇到第一个</div>时终止，然后继续捕获出第二子串：

['<div><h2>这是二级标题</h2>', '<p> 这是一个段落>/p>']

以上例子仅仅用作演示两者区别，实际的html结构含有换行符等，环境比上面要复杂的多，贪心和非贪心捕获的写法可能不会导致结果不同，但是我们依然需要理解它们的区别。

以上就是正则使用需要掌握的主要知识，整篇文章的结构总结如下：

• 1 学习正则的价值

• 2 正则学习前的几个准备

• • Q1 字符 `r`是干啥的？

  • Q2 什么是一个原子操作？

  • Q3 怎么理解正则中的转义？

• 3 掌握最常用规则

• • 情况1：最普通查找

  • 情况2：使用通用字符

  • 情况3：使用元字符

• 4 有个棘手的场景

• 5 学会提取子串的技能

• 6 使用捕获的注意事项

掌握以上这些正则知识后，相信就能明白主要的正则原理了。具体到有些细节时大家可参考外部的正则可视化工具和检验工具，来验证一下自己写的正则表达式就行。

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