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【Python 正则表达式】

Python 正则表达式通过 re 模块实现模式匹配,是文本处理的核心工具。以下是系统化指南,包含语法详解和实战案例:


一、正则基础语法

1. 元字符速查表
符号含义示例匹配结果
.任意字符(除换行符)r"a.c"“abc”, “a\nc” ❌
^行首锚定r"^Python"“Python…”
$行尾锚定r"\.py$"“file.py”
\d数字r"\d{3}-\d{4}"“010-1234”
\D非数字r"\D+@example.com"“user@example.com”
\w单词字符(字母/数字/_)r"\w+@\w+\.\w+"“alice@test.com”
\s空白字符r"hello\s+world"“hello world”
*0次或多次r"ab*c"“ac”, “abc”, “abbc”
+1次或多次r"ab+c"“abc”, “abbc”
?0次或1次r"https?://"“http://”, “https://”
{}精确次数/范围r"\d{3,5}"“123”, “45678”
2. 特殊构造
# 分组与捕获
match = re.search(r"(\d{3})-(\d{4})", "010-1234")
print(match.group(1))  # "010"(第一个分组)
print(match.groups())   # ("010", "1234")# 非捕获分组
re.search(r"(?:\d{3}-){2}\d{4}", "010-1234-5678")  # 不捕获中间分组# 命名分组
re.search(r"(?P<area>\d{3})-(?P<num>\d{4})", "010-1234").groupdict()  # {'area': '010', 'num': '1234'}

二、核心函数详解

1. 匹配与搜索
import re# 全文匹配
re.fullmatch(r"\d{3}-\d{4}", "010-1234")  # 必须完全匹配# 搜索首个匹配
re.search(r"\b\w+@\w+\.\w+\b", "Contact: alice@test.com").group()  # "alice@test.com"# 搜索所有匹配
re.findall(r"\d+", "订单123,金额456元")  # ['123', '456']
2. 替换操作
# 简单替换
re.sub(r"\bPython\b", "Java", "Python is great. Pythonic code.")  # "Java is great. Pythonic code."# 函数替换(动态计算)
def hex_replace(match):return hex(int(match.group()))re.sub(r"\d+", hex_replace, "RGB(255,0,128)")  # "RGB(0xff,0x0,0x80)"
3. 分割字符串
re.split(r"[,;\s]+", "apple, banana; cherry  date")  # ['apple', 'banana', 'cherry', 'date']

三、高级模式技巧

1. 贪婪与非贪婪匹配
re.findall(r"<(.*)>", "<a>text</a><b>more</b>")  # 贪婪模式:['a>text</a><b>more']
re.findall(r"<(.*?)>", "<a>text</a><b>more</b>") # 非贪婪:['a', 'b']
2. 边界控制
# 单词边界
re.findall(r"\bcat\b", "The cat sat on the mat.")  # ['cat']# 多行模式
re.findall(r"^Python", "Java\nPython\nC++", re.MULTILINE)  # ['Python']
3. 前瞻断言
# 肯定顺序环视
re.findall(r"\b\w+(?=ing\b)", "Reading writing coding")  # ['Read', 'writ', 'cod']# 否定顺序环视
re.findall(r"\b\w+(?!ing\b)", "Play played playing")      # ['Play', 'played']

四、实战案例库

1. 数据验证
# 邮箱验证
EMAIL_REGEX = r"^[a-zA-Z0-9_.+-]+@[a-zA-Z0-9-]+\.[a-zA-Z0-9-.]+$"
re.fullmatch(EMAIL_REGEX, "user@example.com")  # 有效# URL验证
URL_REGEX = r"https?://(?:www\.)?[^\s/$.?#].[^\s]*"
re.fullmatch(URL_REGEX, "https://www.test.com/path?query=1")  # 有效
2. 文本提取
# 提取HTML标签内容
html = "<div class='content'>Hello</div><p>World</p>"
re.findall(r"<([a-z]+)>(.*?)</\1>", html, re.DOTALL)  # [('div', 'Hello'), ('p', 'World')]# 解析日志时间戳
log = "2025-05-11 14:30:00 [ERROR] Connection failed"
re.search(r"\d{4}-\d{2}-\d{2} \d{2}:\d{2}:\d{2}", log).group()  # "2025-05-11 14:30:00"
3. 数据清洗
# 去除多余空格
"Hello   World  ".strip()  # 简单方法
re.sub(r"\s+", " ", text).strip()  # 正则更彻底# 隐藏敏感信息
phone = "138-1234-5678"
re.sub(r"(\d{3})\d{4}(\d{4})", r"\1****\2", phone)  # "138****5678"

五、性能优化策略

1. 预编译正则对象
# 编译模式(高频使用时提升30%+性能)
email_pattern = re.compile(EMAIL_REGEX)
email_pattern.fullmatch("user@test.com")  # 比直接使用re.fullmatch快
2. 避免回溯失控
# 危险模式(可能导致指数级回溯)
re.search(r"^(a+)+$", "a" * 20 + "b")  # 极端情况会卡死# 安全模式(使用原子组)
re.search(r"^(?>(a+)+)b$", "aaaaab")  # 快速失败
3. 匹配引擎选择
  • re.search() vs re.match():后者强制从字符串开头匹配
  • re.finditer():返回迭代器节省内存(处理大文本时)

六、调试工具推荐

  1. 在线测试

    • Regex101(实时可视化匹配过程)
    • RegExr(内置常用正则库)
  2. Python 调试

    # 打印调试信息
    pattern = re.compile(r"(\d+)-(\w+)")
    print(pattern.pattern)      # 输出正则表达式
    print(pattern.flags)        # 显示修饰符标志
    print(pattern.groups)       # 显示分组数量
    

七、常见陷阱避坑指南

  1. 特殊字符转义

    # 错误:直接使用括号
    re.search(r"(123)", "test(123)test")  # 无法匹配
    # 正确:转义元字符
    re.search(r"\(123\)", "test(123)test")
    
  2. 编码问题

    # 处理非ASCII字符时指定UNICODE标志
    re.search(r"^\w+$", "中文", re.UNICODE)  # Python3默认开启
    
  3. 贪婪匹配陷阱

    # 错误:贪婪匹配导致跨标签捕获
    re.findall(r"<(.*)>", "<a>1</a><b>2</b>")  # ['a>1</a><b>2']
    # 正确:使用非贪婪模式
    re.findall(r"<(.*?)>", ...)  # ['a', '/a', 'b', '/b']
    

掌握这些技巧后,可处理90%以上的正则需求。对于复杂场景(如多语言混合文本),建议结合regex第三方库(支持Unicode属性、模糊匹配等高级功能)。

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