Python正则表达式操作指南.doc
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1、如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流Python正则表达式操作指南【精品文档】第 25 页Python正则表达式操作指南原文出处:原文作者:A.M. Kuchling (amkamk.ca)授权许可:翻译人员:FireHare校对人员:适用版本:Python 1.5 及后续版本摘要本文是通过Python的 re 模块来使用正则表达式的一个入门教程,和库参考手册的对应章节相比,更为浅显易懂、循序渐进。本文可以从 捕获目录目录 oo ooooo oooo oo oooo 简介Python 自1.5版本起增加了re 模块,它提供 Perl 风格的正则表达式模式。Python 1.5之前版本则是通
2、过 regex 模块提供 Emacs 风格的模式。Emacs 风格模式可读性稍差些,而且功能也不强,因此编写新代码时尽量不要再使用 regex 模块,当然偶尔你还是可能在老代码里发现其踪影。就其本质而言,正则表达式(或 RE)是一种小型的、高度专业化的编程语言,(在Python中)它内嵌在Python中,并通过 re 模块实现。使用这个小型语言,你可以为想要匹配的相应字符串集指定规则;该字符串集可能包含英文语句、e-mail地址、TeX命令或任何你想搞定的东西。然后你可以问诸如“这个字符串匹配该模式吗?”或“在这个字符串中是否有部分匹配该模式呢?”。你也可以使用 RE 以各种方式来修改或分割字
3、符串。正则表达式模式被编译成一系列的字节码,然后由用 C 编写的匹配引擎执行。在高级用法中,也许还要仔细留意引擎是如何执行给定 RE ,如何以特定方式编写 RE 以令生产的字节码运行速度更快。本文并不涉及优化,因为那要求你已充分掌握了匹配引擎的内部机制。正则表达式语言相对小型和受限(功能有限),因此并非所有字符串处理都能用正则表达式完成。当然也有些任务可以用正则表达式完成,不过最终表达式会变得异常复杂。碰到这些情形时,编写 Python 代码进行处理可能反而更好;尽管 Python 代码比一个精巧的正则表达式要慢些,但它更易理解。 简单模式我们将从最简单的正则表达式学习开始。由于正则表达式常用
4、于字符串操作,那我们就从最常见的任务:字符匹配 下手。有关正则表达式底层的计算机科学上的详细解释(确定性和非确定性有限自动机),你可以查阅编写编译器相关的任何教科书。字符匹配大多数字母和字符一般都会和自身匹配。例如,正则表达式 test 会和字符串“test”完全匹配。(你也可以使用大小写不敏感模式,它还能让这个 RE 匹配“Test”或“TEST”;稍后会有更多解释。)这个规则当然会有例外;有些字符比较特殊,它们和自身并不匹配,而是会表明应和一些特殊的东西匹配,或者它们会影响到 RE 其它部分的重复次数。本文很大篇幅专门讨论了各种元字符及其作用。这里有一个元字符的完整列表;其含义会在本指南馀
5、下部分进行讨论。我们首先考察的元字符是 和 。它们常用来指定一个字符类别,所谓字符类别就是你想匹配的一个字符集。字符可以单个列出,也可以用“-”号分隔的两个给定字符来表示一个字符区间。例如,abc 将匹配a, b, 或 c中的任意一个字符;也可以用区间a-c来表示同一字符集,和前者效果一致。如果你只想匹配小写字母,那么 RE 应写成 a-z.元字符在类别里并不起作用。例如,akm$将匹配字符a, k, m, 或 $ 中的任意一个;$通常用作元字符,但在字符类别里,其特性被除去,恢复成普通字符。你可以用补集来匹配不在区间范围内的字符。其做法是把作为类别的首个字符;其它地方的只会简单匹配 字符本身
6、。例如,5 将匹配除 5 之外的任意字符。也许最重要的元字符是反斜杠。 做为 Python 中的字符串字母,反斜杠后面可以加不同的字符以表示不同特殊意义。它也可以用于取消所有的元字符,这样你就可以在模式中匹配它们了。举个例子,如果你需要匹配字符 或 ,你可以在它们之前用反斜杠来取消它们的特殊意义: 或 。一些用 开始的特殊字符所表示的预定义字符集通常是很有用的,象数字集,字母集,或其它非空字符集。下列是可用的预设特殊字符:d 匹配任何十进制数;它相当于类 0-9。D 匹配任何非数字字符;它相当于类 0-9。s 匹配任何空白字符;它相当于类 tnrfv。S 匹配任何非空白字符;它相当于类 tnr
7、fv。w 匹配任何字母数字字符;它相当于类 a-zA-Z0-9_。W 匹配任何非字母数字字符;它相当于类 a-zA-Z0-9_。这样特殊字符都可以包含在一个字符类中。如,s,.字符类将匹配任何空白字符或,或.。本节最后一个元字符是 . 。它匹配除了换行字符外的任何字符,在 alternate 模式(re.DOTALL)下它甚至可以匹配换行。. 通常被用于你想匹配“任何字符”的地方。 重复正则表达式第一件能做的事是能够匹配不定长的字符集,而这是其它能作用在字符串上的方法所不能做到的。 不过,如果那是正则表达式唯一的附加功能的话,那么它们也就不那么优秀了。它们的另一个功能就是你可以指定正则表达式的
8、一部分的重复次数。我们讨论的第一个重复功能的元字符是 *。* 并不匹配字母字符 *;相反,它指定前一个字符可以被匹配零次或更多次,而不是只有一次。举个例子,ca*t 将匹配 ct (0 个 a 字符), cat (1 个 a), caaat (3 个 a 字符)等等。RE 引擎有各种来自 C 的整数类型大小的内部限制,以防止它匹配超过2亿个 a 字符;你也许没有足够的内存去建造那么大的字符串,所以将不会累计到那个限制。象 * 这样地重复是“贪婪的”;当重复一个 RE 时,匹配引擎会试着重复尽可能多的次数。如果模式的后面部分没有被匹配,匹配引擎将退回并再次尝试更小的重复。一步步的示例可以使它更加
9、清晰。让我们考虑表达式 abcd*b。它匹配字母 a,零个或更多个来自类 bcd中的字母,最后以 b 结尾。现在想一想该 RE 对字符串 abcbd 的匹配。StepMatchedExplanation1aa 匹配模式2abcbd引擎匹配 bcd*,并尽其所能匹配到字符串的结尾3Failure引擎尝试匹配 b,但当前位置已经是字符的最后了,所以失败4abcb退回,bcd*尝试少匹配一个字符。5Failure再次尝次b,但在当前最后一位字符是d。6abc再次退回,bcd*只匹配 bc。7abcb再次尝试 b ,这次当前位上的字符正好是 bRE 的结尾部分现在可以到达了,它匹配 abcb。这证明了
10、匹配引擎一开始会尽其所能进行匹配,如果没有匹配然后就逐步退回并反复尝试 RE 剩下来的部分。直到它退回尝试匹配 bcd 到零次为止,如果随后还是失败,那么引擎就会认为该字符串根本无法匹配 RE 。另一个重复元字符是 +,表示匹配一或更多次。请注意 * 和 + 之间的不同; 匹配零或更多次,所以根本就可以不出现,而 + 则要求至少出现一次。用同一个例子,ca+t 就可以匹配 cat (1 个 a), caaat (3 个 a), 但不能匹配 ct。还有更多的限定符。问号 ? 匹配一次或零次;你可以认为它用于标识某事物是可选的。例如:home-?brew 匹配 homebrew 或 home-br
11、ew。最复杂的重复限定符是 m,n,其中 m 和 n 是十进制整数。该限定符的意思是至少有 m 个重复,至多到 n 个重复。举个例子,a/1,3b 将匹配 a/b,a/b 和 a/b。它不能匹配 ab 因为没有斜杠,也不能匹配 a/b ,因为有四个。你可以忽略 m 或 n;因为会为缺失的值假设一个合理的值。忽略 m 会认为下边界是 0,而忽略 n 的结果将是上边界为无穷大 - 实际上是先前我们提到的 2 兆,但这也许同无穷大一样。细心的读者也许注意到其他三个限定符都可以用这样方式来表示。 0, 等同于 *,1, 等同于 +,而0,1则与 ? 相同。如果可以的话,最好使用 *,+,或?。很简单因
12、为它们更短也再容易懂。 使用正则表达式现在我们已经看了一些简单的正则表达式,那么我们实际在 Python 中是如何使用它们的呢? re 模块提供了一个正则表达式引擎的接口,可以让你将 REs 编译成对象并用它们来进行匹配。 编译正则表达式正则表达式被编译成 RegexObject 实例,可以为不同的操作提供方法,如模式匹配搜索或字符串替换。#!python import re p = pile(ab*) print ppile() 也接受可选的标志参数,常用来实现不同的特殊功能和语法变更。我们稍后将查看所有可用的设置,但现在只举一个例子:#!python p = pile(ab*, re.IG
13、NORECASE)RE 被做为一个字符串发送给 pile()。REs 被处理成字符串是因为正则表达式不是 Python 语言的核心部分,也没有为它创建特定的语法。(应用程序根本就不需要 REs,因此没必要包含它们去使语言说明变得臃肿不堪。)而 re 模块则只是以一个 C 扩展模块的形式来被 Python 包含,就象 socket 或 zlib 模块一样将 REs 作为字符串以保证 Python 语言的简洁,但这样带来的一个麻烦就是象下节标题所讲的。 反斜杠的麻烦在早期规定中,正则表达式用反斜杠字符 () 来表示特殊格式或允许使用特殊字符而不调用它的特殊用法。这就与 Python 在字符串中的那
14、些起相同作用的相同字符产生了冲突。让我们举例说明,你想写一个 RE 以匹配字符串 section,可能是在一个 LATEX 文件查找。为了要在程序代码中判断,首先要写出想要匹配的字符串。接下来你需要在所有反斜杠和元字符前加反斜杠来取消其特殊意义。字符阶段section要匹配的字符串section为 pile 取消反斜杠的特殊意义section为字符串取消反斜杠简单地说,为了匹配一个反斜杠,不得不在 RE 字符串中写 ,因为正则表达式中必须是 ,而每个反斜杠按 Python 字符串字母表示的常规必须表示成 。在 REs 中反斜杠的这个重复特性会导致大量重复的反斜杠,而且所生成的字符串也很难懂。解
15、决的办法就是为正则表达式使用 Python 的 raw 字符串表示;在字符串前加个 r 反斜杠就不会被任何特殊方式处理,所以 rn 就是包含 和 n 的两个字符,而 n 则是一个字符,表示一个换行。正则表达式通常在 Python 代码中都是用这种 raw 字符串表示。常规字符串Raw 字符串ab*rab*sectionrsectionw+s+1rw+s+1执行匹配一旦你有了已经编译了的正则表达式的对象,你要用它做什么呢?RegexObject 实例有一些方法和属性。这里只显示了最重要的几个,如果要看完整的列表请查阅 Python Library Reference方法/属性作用match()决
16、定 RE 是否在字符串刚开始的位置匹配search()扫描字符串,找到这个 RE 匹配的位置findall()找到 RE 匹配的所有子串,并把它们作为一个列表返回finditer()找到 RE 匹配的所有子串,并把它们作为一个迭代器返回如果没有匹配到的话,match() 和 search() 将返回 None。如果成功的话,就会返回一个 MatchObject 实例,其中有这次匹配的信息:它是从哪里开始和结束,它所匹配的子串等等。你可以用采用人机对话并用 re 模块实验的方式来学习它。如果你有 Tkinter 的话,你也许可以考虑参考一下 Tools/scripts/redemo.py,一个包
17、含在 Python 发行版里的示范程序。首先,运行 Python 解释器,导入 re 模块并编译一个 RE:#!pythonPython 2.2.2 (#1, Feb 10 2003, 12:57:01) import re p = pile(a-z+) p现在,你可以试着用 RE 的 a-z+ 去匹配不同的字符串。一个空字符串将根本不能匹配,因为 + 的意思是 “一个或更多的重复次数”。 在这种情况下 match() 将返回 None,因为它使解释器没有输出。你可以明确地打印出 match() 的结果来弄清这一点。#!python p.match() print p.match()None现
18、在,让我们试着用它来匹配一个字符串,如 tempo。这时,match() 将返回一个 MatchObject。因此你可以将结果保存在变量里以便后面使用。#!python m = p.match( tempo) print m现在你可以查询 MatchObject 关于匹配字符串的相关信息了。MatchObject 实例也有几个方法和属性;最重要的那些如下所示:方法/属性作用group()返回被 RE 匹配的字符串start()返回匹配开始的位置end()返回匹配结束的位置span()返回一个元组包含匹配 (开始,结束) 的位置试试这些方法不久就会清楚它们的作用了:#!python m.grou
19、p()tempo m.start(), m.end()(0, 5) m.span()(0, 5)group() 返回 RE 匹配的子串。start() 和 end() 返回匹配开始和结束时的索引。span() 则用单个元组把开始和结束时的索引一起返回。因为匹配方法检查到如果 RE 在字符串开始处开始匹配,那么 start() 将总是为零。然而, RegexObject 实例的 search 方法扫描下面的字符串的话,在这种情况下,匹配开始的位置就也许不是零了。#!python print p.match(: message)None m = p.search(: message) ; prin
20、t m m.group()message m.span()(4, 11)在实际程序中,最常见的作法是将 MatchObject 保存在一个变量里,然后检查它是否为 None,通常如下所示:#!pythonp = pile( . )m = p.match( string goes here )if m:print Match found: , m.group()else:print No match两个 RegexObject 方法返回所有匹配模式的子串。findall()返回一个匹配字符串行表:#!python p = pile(d+) p.findall(12 drummers drummi
21、ng, 11 pipers piping, 10 lords a-leaping)12, 11, 10findall() 在它返回结果时不得不创建一个列表。在 Python 2.2中,也可以用 finditer() 方法。#!python iterator = p.finditer(12 drummers drumming, 11 . 10 .) iterator for match in iterator:. print match.span()(0, 2)(22, 24)(29, 31) 模块级函数你不一定要产生一个 RegexObject 对象然后再调用它的方法;re 模块也提供了顶级函
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