进一步探究Python中的正则表达式

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：

•     创建一个匹配Email的正则表达式；
•     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n-m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：

•     /d{3}表示匹配3个数字，例如'010'；
•     /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；
•     /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1-20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：

>>> import re>>> re.match(r'^/d{3}/-/d{3,8}$', '010-12345')<_sre.SRE_Match object at 0x1026e18b8>>>> re.match(r'^/d{3}/-/d{3,8}$', '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：

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 0x1026fb3e8>>>> 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。
小结

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：

someone@gmail.combill.gates@microsoft.comTry

版本二可以验证并提取出带名字的Email地址：

<Tom Paris> tom@voyager.org