正则表达式从小白到入门

前言

正则表达式（ Regular Expression，RegExp，regex ）使用单个字符串来描述和匹配一系列符合某种句法规则的字符串。此概念来自形式化语言理论，最初由贝尔实验室实现。正则表达式最初在 Perl 中实现，它的推广得益于 UNIX 软件的流行，尤其是 SED，GREP 等。 现在许多编程语言都内置了正则表达式引擎，如 PERL、Python、JavaScript、Java、C++ 等。很多文本编辑器也支持正则表达式来进行检索和替换，如 Vim、Sublime Text、Visual Studio Code 等。正则表达式相关的学习文章网上也是一大推，本文主要记录正则表达式的入门教程和常用公式工具，方便大家活学活用。

正则表达式从小白到入门

更新历史

2019 年 09 月 12 日 - 初稿

阅读原文 - https://wsgzao.github.io/post/regex/

扩展阅读

正则表达式 30 分钟入门教程 - https://deerchao.net/tutorials/regex/regex.htm

为什么要正则表达式？

为什么需要正则表达式 - 王垠

学习 Unix 最开头，大家都学过正则表达式 (regexp)。可是有没有人考虑过我们为什么需要正则表达式？

正则表达式本来的初衷是用来从无结构的字符串中提取信息，殊不知这正好是 Unix 的缺陷所在。Unix 用无结构的字符串来表示数据，导致了诸多复杂的基于 regexp 的软件的诞生。sed, AWK, Perl, … 都是为了同样的目的来到这个世界上的。如果不是因为 Unix 用字符串来表示数据，我们就会拥有按数据结构类型的直接存储，而不需要折腾 regexp。正则表达式有它自己的价值（针对自然语言），但是我们其实不需要把它应用到程序语言和操作系统里面。

正则表达式本身用一个字符串来表示，这带来另外一些问题。因为正则表达式的本质不是字符串，而是一个数据结构。学过计算理论的人可能知道这个数据结构叫做 NFA （ nondeterministic finite automaton，非确定性有限自动机）。所有的数据结构应该由程序语言本身来表示，就像用 Java 构造一个对象用new ClassA("a") 一样。但是正则表达式强迫你把这个简单的构造函数调用写成一个字符串。所以在这个比方之下，你得写成 new ClassA(\"a\")。这样当你想要组合这些表达式的时候就发现，正则表达式几乎都是不可组合 (compose) 的。你几乎不可能不能把两个 regexp 的变量 A 和 B 安全拼接成一个，比如用 Java 的字符串拼接 A+B。因为你不知道这两个字符串拼在一起之后，那些稀奇古怪的符号会出现什么交叉反应，使得最后的识别的东西根本不是你想要的。

在正则表达式中，由于正则表达式本身的构造函数与数据本身合并到一起，我们不得不对某些 “特殊字符” 进行 escape。这些特殊字符，其实是用来描述 NFA 的记号，它们属于更高一层的语言。可是在正则表达式里，它们与 NFA 节点里的字符混为一谈。比如很简单的一个 block comment 的正则表达式，却要写成这个样子：

/\\\\\*(\[^\\\\\*\]|\[^/\])\*\\\\\*/

显然这样的表达式很容易出错。 如果我们用程序语言的表达式来构造这个表达式，它应该是这样：

(@... "/\*" (@\*(@!"\*/")) "\*/")

在这个我自己设计的 Scheme 表达式里，以 @开头的标识符都是构造函数。其中 @... 是构造 sequence，@* 是构造一个 zero-or-more 的匹配，@! 构造一个否定匹配。这个表达式是说：“以 / * 开头，接着零个或者多个不是 * / 的字符，最后接着一个 * /。这样一来清晰明了，什么表达式在什么 “层次” 都很清楚，不需要什么反斜杠 escape，而且这样的表达式可以 compose。比如:

(define reg1 (@... "/\*" (@\*(@!"\*/")) "\*/"))
(define reg2 (@+ "foo"))
(define reg3 (@= "b"))

定义这三个表达式之后，我们之后可以用像 (@... reg1 (@or reg2 reg3)) 这样的表达式来连接 3 个不同的表达式，构造出更大的表达式。这样的构造可以无限的扩展。从这里以及以往的经验，我总结出一个普遍适用的程序设计的教训：尽量不要把多个层次的语言 “压缩” 到一层。我们也看到正则表达式与 “Unix 哲学” 有很大关系。我没有考古，所以不知道孰先孰后，但是它们肯定有直接的因果关系。两者都是 Unix 复杂性的来源。

再来看取自 12306 网站的一段代码

// http://www.12306.cn/mormhweb/js/adKyfw.min.js
d = d.replace("'", "");
d = d.replace("%", "");
d = d.replace("#", "");
d = d.replace("&", "");
d = d.replace("*", "");
d = d.replace("(", "");
d = d.replace(")", "");
d = d.replace("@", "");
d = d.replace("`", "");
d = d.replace("/", "");
d = d.replace("\\", "");
d = d.replace(",", "");
d = d.replace(".", "");
d = d.replace("=", "");
d = d.replace("<", "");
d = d.replace(">", "");

上述代码是在过滤掉不合法的搜索字符（姑且不论客户端过滤是否安全）， 我们可以用一行正则替换来实现相同的功能：

d = d.replace(/'%#\&\*\(\)@`\/\\,\.=<>/g, '');

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感谢作者 deerchao 从 2006 年开始更新至今，谢谢

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正则表达式基本语法

定义正则表达式的方式在不同的工具中可能有所差别，但正则表达式内容的语法是一致的。 正则表达式有三类语法结构：

1. 串接（与操作）。相邻的字符默认为串接关系。例如 harttle 只能匹配 harttle， 不可匹配 hart。
2. 选择（或操作，|）。例如：harttle|serene 可以匹配 harttle 或者 serene。 选择的优先级级低于串接，因此很多情况下都可以省略括号。
3. 数量（限定符）。最常见的数量限定符包括 +, ?, *，分别表示左侧的字符出现一次或更多，不出现或出现一次，不出现或出现任意次。例如 harttle? 可以匹配 harttl 和 harttle。
4. 组合（括号，()）。组合用来定义操作符的作用范围和优先级。例如 har(ttle)? 可以匹配 harttle 和 har，h(a|u)rttle 可以匹配 harttle 和 hurttle。

常用正则表达式

V2EX 不支持表格，跳过

参考文章

Wikipedia 正则表达式

MDN RegExp

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