「Python教程12」模式匹配与正则表达式

1、if not X
not与逻辑判断句if连用，代表not后面的表达式为False的时候，执行冒号后面的语句。比如：

a = False

if not a:  (这里因为a是False，所以not a就是True)

   print（"hello"）

这里就能够输出结果hello

2、正则表达式匹配数字
　　正则表达式，简称为regex，是文本模式的描述方法。例如，\d 是一个正则表达式，表示一位数字字符，即任何一位 0 到 9 的数字。Python 使用正则表达式\d\d\d-\d\d\d-\d\d\d\d，来匹配前面isPhoneNumber()函数匹配的同样文本：3 个数字、一个短横线、3 个数字、一个短横线、4 个数字。所有其他字符串都不能匹配\d\d\d-\d\d\d-\d\d\d\d正则表达式。 　　但正则表达式可以复杂得多。例如，在一个模式后加上花括号包围的3（{3}），就是说，“匹配这个模式3次”。所以较短的正则表达式\d{3}-\d{3}-\d{4}，也匹配正确的电话号码格式。

3、创建正则表达式对象
　　Python中所有正则表达式的函数都在re模块中。在交互式环境中输入以下代码，导入该模块： ` »> import re `

　　向re.compile()传入一个字符串值，表示正则表达式，它将返回一个Regex模式对象（或者就简称为Regex对象）。 　　要创建一个Regex对象来匹配电话号码模式，就在交互式环境中输入以下代码（回忆一下，\d表示“一个数字字符”，\d\d\d-\d\d\d-\d\d\d\d是正确电话号码模式的正则表达式）。

>>> phoneNumRegex = re.compile(r'\d\d\d-\d\d\d-\d\d\d\d')

现在phoneNumRegex变量包含了一个Regex对象。

4、匹配正则表达式对象
　　Regex对象的search()方法查找传入的字符串，寻找该正则表达式的所有匹配。如果字符串中没有找到该正则表达式模式，search()方法将返回None。如果找到了该模式，search()方法将返回一个Match对象。Match对象有一个group()方法，它返回被查找字符串中实际匹配的文本（稍后我会解释分组）。例如，在交互式环境中输入以下代码：

>>> phoneNumRegex = re.compile(r'\d\d\d-\d\d\d-\d\d\d\d')
>>> mo = phoneNumRegex.search('My number is 415-555-4242.')
>>> print('Phone number found: ' + mo.group())
Phone number found: 415-555-4242

变量名mo是一个通用的名称，用于Match对象。

5、使用正则表达式的步骤
　　在Python中使用正则表达式有几个步骤，但每一步都相当简单。 （1）用import re导入正则表达式模块。 （2）用re.compile()函数创建一个Regex对象（记得使用原始字符串）。 （3）向Regex对象的search()方法传入想查找的字符串。它返回一个Match对象。 （4）调用Match对象的group()方法，返回实际匹配文本的字符串。

6、正则表达式利用括号分组
　　假定想要将区号从电话号码中分离。添加括号将在正则表达式中创建“分组”：(\d\d\d)-(\d\d\d-\d\d\d\d)。然后可以使用group()匹配对象方法，从一个分组中获取匹配的文本。 　　正则表达式字符串中的第一对括号是第1组。第二对括号是第2组。向group()匹配对象方法传入整数1或2，就可以取得匹配文本的不同部分。向group()方法传入0或不传入参数，将返回整个匹配的文本。在交互式环境中输入以下代码：

>>> phoneNumRegex = re.compile(r'(\d\d\d)-(\d\d\d-\d\d\d\d)')
>>> mo = phoneNumRegex.search('My number is 415-555-4242.')
>>> mo.group(1)
'415'
>>> mo.group(2)
'555-4242'
>>> mo.group(0)
'415-555-4242'
>>> mo.group()
'415-555-4242'

　　如果想要一次就获取所有的分组，请使用groups()方法，注意函数名的复数形式。

>>> mo.groups()
('415', '555-4242')
>>> areaCode, mainNumber = mo.groups()
>>> print(areaCode)
415
>>> print(mainNumber)
555-4242

　　因为mo.groups()返回多个值的元组，所以你可以使用多重复制的技巧，每个值赋给一个独立的变量，就像前面的代码行：areaCode, mainNumber = mo.groups()。 　　括号在正则表达式中有特殊的含义，但是如果你需要在文本中匹配括号，怎么办？例如，你要匹配的电话号码，可能将区号放在一对括号中。在这种情况下，就需要用倒斜杠对(和)进行字符转义。在交互式环境中输入以下代码：

>>> phoneNumRegex = re.compile(r'(\(\d\d\d\)) (\d\d\d-\d\d\d\d)')
>>> mo = phoneNumRegex.search('My phone number is (415) 555-4242.')
>>> mo.group(1)
'(415)'
>>> mo.group(2)
'555-4242'

传递给re.compile()的原始字符串中，(和)转义字符将匹配实际的括号字符。

7、用管道匹配多个分组
　　字符|称为“管道”。希望匹配许多表达式中的一个时，就可以使用它。例如，正则表达式r’Batman|Tina Fey’将匹配’Batman’或’Tina Fey’。 　　如果Batman和Tina Fey都出现在被查找的字符串中，第一次出现的匹配文本，将作为Match对象返回。在交互式环境中输入以下代码：

>>> heroRegex = re.compile (r'Batman|Tina Fey')
>>> mo1 = heroRegex.search('Batman and Tina Fey.')
>>> mo1.group()
'Batman'
>>> mo2 = heroRegex.search('Tina Fey and Batman.')
>>> mo2.group()
'Tina Fey'

注意：利用findall()方法，可以找到“所有”匹配的地方。这在7.5节“findall()方法”中讨论。 　　也可以使用管道来匹配多个模式中的一个，作为正则表达式的一部分。例如，假设你希望匹配’Batman’、’Batmobile’、’Batcopter’和’Batbat’中任意一个。因为所有这些字符串都以Bat开始，所以如果能够只指定一次前缀，就很方便。这可以通过括号实现。在交互式环境中输入以下代码：

>>> batRegex = re.compile(r'Bat(man|mobile|copter|bat)')
>>> mo = batRegex.search('Batmobile lost a wheel')
>>> mo.group()
'Batmobile'
>>> mo.group(1)
'mobile'

方法调用mo.group()返回了完全匹配的文本’Batmobile’，而mo.group(1)只是返回第一个括号分组内匹配的文本’mobile’。通过使用管道字符和分组括号，可以指定几种可选的模式，让正则表达式去匹配。 　　如果需要匹配真正的管道字符，就用倒斜杠转义，即|。

8、用问号实现可选匹配
　　有时候，想匹配的模式是可选的。就是说，不论这段文本在不在，正则表达式都会认为匹配。字符?表明它前面的分组在这个模式中是可选的。例如，在交互式环境中输入以下代码：

>>> batRegex = re.compile(r'Bat(wo)?man')
>>> mo1 = batRegex.search('The Adventures of Batman')
>>> mo1.group()
'Batman'
>>> mo2 = batRegex.search('The Adventures of Batwoman')
>>> mo2.group()
'Batwoman'

正则表达式中的(wo)?部分表明，模式wo是可选的分组。该正则表达式匹配的文本中，wo将出现零次或一次。这就是为什么正则表达式既匹配’Batwoman’，又匹配’Batman’。 　　如果需要匹配真正的问号字符，就使用转义字符\?。

9、用星号匹配零次或多次
　　*（称为星号）意味着“匹配零次或多次”，即星号之前的分组，可以在文本中出现任意次。它可以完全不存在，或一次又一次地重复。让我们再来看看Batman的例子。

>>> batRegex = re.compile(r'Bat(wo)*man')
>>> mo1 = batRegex.search('The Adventures of Batman')
>>> mo1.group()
'Batman'
>>> mo2 = batRegex.search('The Adventures of Batwoman')
>>> mo2.group()
'Batwoman'
>>> mo3 = batRegex.search('The Adventures of Batwowowowoman')
>>> mo3.group()
'Batwowowowoman'

对于’Batman’，正则表达式的(wo)部分匹配wo的零个实例。对于’Batwoman’，(wo)匹配wo的一个实例。对于’Batwowowowoman’，(wo)*匹配wo的4个实例。 　　如果需要匹配真正的星号字符，就在正则表达式的星号字符前加上倒斜杠，即\ *。

10、用加号匹配一次或多次 　　*意味着“匹配零次或多次”，+（加号）则意味着“匹配一次或多次”。星号不要求分组出现在匹配的字符串中，但加号不同，加号前面的分组必须“至少出现一次”。这不是可选的。在交互式环境中输入以下代码，把它和前一节的星号正则表达式进行比较：

>>> batRegex = re.compile(r'Bat(wo)+man')
>>> mo1 = batRegex.search('The Adventures of Batwoman')
>>> mo1.group()
'Batwoman'
>>> mo2 = batRegex.search('The Adventures of Batwowowowoman')
>>> mo2.group()
'Batwowowowoman'
>>> mo3 = batRegex.search('The Adventures of Batman')
>>> mo3 == None
True

　　正则表达式Bat(wo)+man不会匹配字符串’The Adventures of Batman’，因为加号要求wo至少出现一次。 　　如果需要匹配真正的加号字符，在加号前面加上倒斜杠实现转义\+。

11、用花括号匹配特定次数
　　如果想要一个分组重复特定次数，就在正则表达式中该分组的后面，跟上花括号包围的数字。例如，正则表达式(Ha){3}将匹配字符串’HaHaHa’，但不会匹配’HaHa’，因为后者只重复了(Ha)分组两次。 　　除了一个数字，还可以指定一个范围，即在花括号中写下一个最小值、一个逗号和一个最大值。例如，正则表达式(Ha){3,5}将匹配 ‘HaHaHa’、’HaHaHaHa’和’HaHaHaHaHa’。 　　也可以不写花括号中的第一个或第二个数字，不限定最小值或最大值。例如，(Ha){3,}将匹配3次或更多次实例，(Ha){,5}将匹配0到5次实例。花括号让正则表达式更简短。这两个正则表达式匹配同样的模式：

(Ha){3}
(Ha)(Ha)(Ha)

这两个正则表达式也匹配同样的模式：

(Ha){3,5}
((Ha)(Ha)(Ha))|((Ha)(Ha)(Ha)(Ha))|((Ha)(Ha)(Ha)(Ha)(Ha))

12、花括号的贪心和非贪心匹配
　　在字符串’HaHaHaHaHa’中，因为(Ha){3,5}可以匹配3个、4个或5个实例，你可能会想，为什么在前面花括号的例子中，Match对象的group()调用会返回’HaHaHaHaHa’，而不是更短的可能结果。毕竟，’HaHaHa’和’HaHaHaHa’也能够有效地匹配正则表达式(Ha){3,5}。 　　Python的正则表达式默认是“贪心”的，这表示在有二义的情况下，它们会尽可能匹配最长的字符串。花括号的“非贪心”版本匹配尽可能最短的字符串，即在结束的花括号后跟着一个问号。 　　在交互式环境中输入以下代码，注意在查找相同字符串时，花括号的贪心形式和非贪心形式之间的区别：

>>> greedyHaRegex = re.compile(r'(Ha){3,5}')
>>> mo1 = greedyHaRegex.search('HaHaHaHaHa')
>>> mo1.group()
'HaHaHaHaHa'

>>> nongreedyHaRegex = re.compile(r'(Ha){3,5}?')
>>> mo2 = nongreedyHaRegex.search('HaHaHaHaHa')
>>> mo2.group()
'HaHaHa'

请注意，问号在正则表达式中可能有两种含义：声明非贪心匹配或表示可选的分组。这两种含义是完全无关的。

13、findall()方法
　　除了search方法外，Regex对象也有一个findall()方法。search()将返回一个Match对象，包含被查找字符串中的“第一次”匹配的文本，而findall()方法将返回一组字符串，包含被查找字符串中的所有匹配。为了看看search()返回的Match对象只包含第一次出现的匹配文本，请在交互式环境中输入以下代码：

>>> phoneNumRegex = re.compile(r'\d\d\d-\d\d\d-\d\d\d\d')
>>> mo = phoneNumRegex.search('Cell: 415-555-9999 Work: 212-555-0000')
>>> mo.group()
'415-555-9999'

另一方面，findall()不是返回一个Match对象，而是返回一个字符串列表，只要在正则表达式中没有分组。列表中的每个字符串都是一段被查找的文本，它匹配该正则表达式。在交互式环境中输入以下代码：

>>> phoneNumRegex = re.compile(r'\d\d\d-\d\d\d-\d\d\d\d') # has no groups
>>> phoneNumRegex.findall('Cell: 415-555-9999 Work: 212-555-0000')
['415-555-9999', '212-555-0000']

如果在正则表达式中有分组，那么findall将返回元组的列表。每个元组表示一个找到的匹配，其中的项就是正则表达式中每个分组的匹配字符串。为了看看findall()的效果，请在交互式环境中输入以下代码（请注意，被编译的正则表达式现在有括号分组）：

>>> phoneNumRegex = re.compile(r'(\d\d\d)-(\d\d\d)-(\d\d\d\d)') # has groups
>>> phoneNumRegex.findall('Cell: 415-555-9999 Work: 212-555-0000')
[('415', '555', '1122'), ('212', '555', '0000')]

　　作为findall()方法的返回结果的总结，请记住下面两点： （1）如果调用在一个没有分组的正则表达式上，例如\d\d\d-\d\d\d-\d\d\d\d，方法findall()将返回一个匹配字符串的列表，例如[‘415-555-9999’, ‘212-555-0000’]。 （2）如果调用在一个有分组的正则表达式上，例如(\d\d\d)-(\d\d\d)-(\d\d\d\d)，方法findall()将返回一个字符串的元组的列表（每个分组对应一个字符串），例如[(‘415’, ‘555’, ‘1122’), (‘212’, ‘555’, ‘0000’)]。

14、常用字符分类的缩写代码

15、建立自己的字符分类
　　有时候你想匹配一组字符，但缩写的字符分类（\d、\w、\s等）太宽泛。你可以用方括号定义自己的字符分类。例如，字符分类[aeiouAEIOU]将匹配所有元音字符，不论大小写。在交互式环境中输入以下代码：

>>> vowelRegex = re.compile(r'[aeiouAEIOU]')
>>> vowelRegex.findall('RoboCop eats baby food. BABY FOOD.')
['o', 'o', 'o', 'e', 'a', 'a', 'o', 'o', 'A', 'O', 'O']

　　也可以使用短横表示字母或数字的范围。例如，字符分类[a-zA-Z0-9]将匹配所有小写字母、大写字母和数字。 　　请注意，在方括号内，普通的正则表达式符号不会被解释。这意味着，你不需要前面加上倒斜杠转义.、*、?或()字符。例如，字符分类将匹配数字0到5和一个句点。你不需要将它写成[0-5.]。 　　通过在字符分类的左方括号后加上一个插入字符（^），就可以得到“非字符类”。非字符类将匹配不在这个字符类中的所有字符。例如，在交互式环境中输入以下代码：

>>> consonantRegex = re.compile(r'[^aeiouAEIOU]')
>>> consonantRegex.findall('RoboCop eats baby food. BABY FOOD.')
['R', 'b', 'c', 'p', ' ', 't', 's', ' ', 'b', 'b', 'y', ' ', 'f', 'd', '.', '
', 'B', 'B', 'Y', ' ', 'F', 'D', '.']

现在，不是匹配所有元音字符，而是匹配所有非元音字符。

16、插入字符和美元字符
　　可以在正则表达式的开始处使用插入符号（\^），表明匹配必须发生在被查找文本开始处。类似地，可以再正则表达式的末尾加上美元符号（$），表示该字符串必须以这个正则表达式的模式结束。可以同时使用\^和$，表明整个字符串必须匹配该模式，也就是说，只匹配该字符串的某个子集是不够的。 　　例如，正则表达式r’^Hello’匹配以’Hello’开始的字符串。在交互式环境中输入以下代码：

>>> beginsWithHello = re.compile(r'^Hello')
>>> beginsWithHello.search('Hello world!')
< _sre.SRE_Match object; span=(0, 5), match='Hello'>
>>> beginsWithHello.search('He said hello.') == None
True

正则表达式r’\d$’匹配以数字0到9结束的字符串。在交互式环境中输入以下代码：

>>> endsWithNumber = re.compile(r'\d$')
>>> endsWithNumber.search('Your number is 42')
< _sre.SRE_Match object; span=(16, 17), match='2'>
>>> endsWithNumber.search('Your number is forty two.') == None
True

正则表达式r’^\d+$’匹配从开始到结束都是数字的字符串。在交互式环境中输入以下代码：

>>> wholeStringIsNum = re.compile(r'^\d+$')
>>> wholeStringIsNum.search('1234567890')
< _sre.SRE_Match object; span=(0, 10), match='1234567890'>
>>> wholeStringIsNum.search('12345xyz67890') == None
True
>>> wholeStringIsNum.search('12 34567890') == None
True

　　前面交互式脚本例子中的最后两次search()调用表明，如果使用了\^和$，那么整个字符串必须匹配该正则表达式。 　　我总是会混淆这两个符号的含义，所以我使用助记法“Carrots cost dollars”，提醒我插入符号在前面，美元符号在后面。

17、句点通配单个字符
　　在正则表达式中，.（句点）字符称为“通配符”。它匹配除了换行之外的所有字符。例如，在交互式环境中输入以下代码：

>>> atRegex = re.compile(r'.at')
>>> atRegex.findall('The cat in the hat sat on the flat mat.')
['cat', 'hat', 'sat', 'lat', 'mat']

要记住，句点字符只匹配一个字符，这就是为什么在前面的例子中，对于文本flat，只匹配lat。要匹配真正的句点，就是用倒斜杠转义\.。

18、用点-星匹配所有字符
　　有时候想要匹配所有字符串。例如，假定想要匹配字符串’First Name:’，接下来是任意文本，接下来是’Last Name:’，然后又是任意文本。可以用点-星（.*）表示“任意文本”。回忆一下，句点字符表示“除换行外所有单个字符”，星号字符表示“前面字符出现零次或多次”。 在交互式环境中输入以下代码：

>>> nameRegex = re.compile(r'First Name: (.*) Last Name: (.*)')
>>> mo = nameRegex.search('First Name: Al Last Name: Sweigart')
>>> mo.group(1)
'Al'
>>> mo.group(2)
'Sweigart'

点-星使用“贪心”模式：它总是匹配尽可能多的文本。要用“非贪心”模式匹配所有文本，就使用点-星和问号。像和大括号一起使用时那样，问号告诉Python用非贪心模式匹配。在交互式环境中输入以下代码，看看贪心模式和非贪心模式的区别：

>>> nongreedyRegex = re.compile(r'<.*?>')
>>> mo = nongreedyRegex.search('<To serve man> for dinner.>')
>>> mo.group()
'< To serve man>'
>>> greedyRegex = re.compile(r'<.*>')
>>> mo = greedyRegex.search(' <To serve man>for dinner.>')
>>> mo.group()
'< To serve man> for dinner.>'

两个正则表达式都可以翻译成“匹配一个左尖括号，接下来是任意字符，接下来是一个右尖括号”。但是字符串’ for dinner.>'对右肩括号有两种可能的匹配。在非贪心的正则表达式中，Python匹配最短可能的字符串：''。在贪心版本中，Python匹配最长可能的字符串：' for dinner.>'。

19、用句点字符匹配换行
　　点-星将匹配除换行外的所有字符。通过传入re.DOTALL作为re.compile()的第二个参数，可以让句点字符匹配所有字符，包括换行字符。 在交互式环境中输入以下代码：

>>> noNewlineRegex = re.compile('.*')
>>> noNewlineRegex.search('Serve the public trust.\nProtect the innocent.
\nUphold the law.').group()
'Serve the public trust.'

>>> newlineRegex = re.compile('.*', re.DOTALL)
>>> newlineRegex.search('Serve the public trust.\nProtect the innocent.
\nUphold the law.').group()
'Serve the public trust.\nProtect the innocent.\nUphold the law.'

正则表达式noNewlineRegex在创建时没有向re.compile()传入re.DOTALL，它将匹配所有字符，直到第一个换行字符。但是，newlineRegex在创建时向re.compile()传入了re.DOTALL，它将匹配所有字符。这就是为什么newlineRegex.search()调用匹配完整的字符串，包括其中的换行字符。

20、不区分大小写的匹配
　　有时候你只关心匹配字母，不关心它们是大写或小写。要让正则表达式不区分大小写，可以向re.compile()传入re.IGNORECASE或re.I，作为第二个参数。在交互式环境中输入以下代码：

>>> robocop = re.compile(r'robocop', re.I)
>>> robocop.search('RoboCop is part man, part machine, all cop.').group()
'RoboCop'

>>> robocop.search('ROBOCOP protects the innocent.').group()
'ROBOCOP'

>>> robocop.search('Al, why does your programming book talk about robocop so much?').group()
'robocop'

21、用sub()方法替换字符串
　　正则表达式不仅能找到文本模式，而且能够用新的文本替换掉这些模式。Regex对象的sub()方法需要传入两个参数。第一个参数是一个字符串，用于取代发现的匹配。第二个参数是一个字符串，即正则表达式。sub()方法返回替换完成后的字符串。 　　例如，在交互式环境中输入以下代码：

>>> namesRegex = re.compile(r'Agent \w+')
>>> namesRegex.sub('CENSORED', 'Agent Alice gave the secret documents to Agent Bob.')
'CENSORED gave the secret documents to CENSORED.'

22、管理复杂的正则表达式
　　如果要匹配的文本模式很简单，正则表达式就很好。但匹配复杂的文本模式，可能需要长的、费解的正则表达式。你可以告诉re.compile()，忽略正则表达式字符串中的空白符和注释，从而缓解这一点。要实现这种详细模式，可以向re.compile()传入变量re.VERBOSE，作为第二个参数。 　　现在，不必使用这样难以阅读的正则表达式：

phoneRegex = re.compile(r'((\d{3}|\(\d{3}\))?(\s|-|\.)?\d{3}(\s|-|\.)\d{4}
(\s*(ext|x|ext.)\s*\d{2,5})?)')

你可以将正则表达式放在多行中，并加上注释，像这样：

phoneRegex = re.compile(r'''(
    (\d{3}|\(\d{3}\))?               # area code
    (\s|-|\.)?                       # separator
    \d{3}                            # first 3 digits
    (\s|-|\.)                        # separator
    \d{4}                            # last 4 digits
    (\s*(ext|x|ext.)\s*\d{2,5})?     # extension
    )''', re.VERBOSE)

请注意，前面的例子使用了三重引号(‘”)，创建了一个多行字符串。这样就可以将正则表达式定义放在多行中，让它更可读。

23、组合使用re.IGNORECASE、re.DOTALL和re.VERBOSE
　　如果你希望在正则表达式中使用re.VERBOSE来编写注释，还希望使用re.IGNORECASE来忽略大小写，该怎么办？遗憾的是，re.compile()函数只接受一个值作为它的第二参数。可以使用管道字符（|）将变量组合起来，从而绕过这个限制。管道字符在这里称为“按位或”操作符。 　　所以，如果希望正则表达式不区分大小写，并且句点字符匹配换行，就可以这样构造re.compile()调用：

>>> someRegexValue = re.compile('foo', re.IGNORECASE | re.DOTALL)

使用第二个参数的全部3个选项，看起来像这样：

>>> someRegexValue = re.compile('foo', re.IGNORECASE | re.DOTALL | re.VERBOSE)

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