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正则表达式的功法大全,做NLP再也不怕搞不定字符串了

在自然语言处理中,很多时候我们都需要从文本或字符串中抽取出想要的信息,并进一步做语义理解或其它处理。在本文中,作者由基础到高级介绍了很多正则表达式,这些表达式或规则在很多编程语言中都是通用的。

作者:机器之心编译|2018-10-09 12:41

在自然语言处理中,很多时候我们都需要从文本或字符串中抽取出想要的信息,并进一步做语义理解或其它处理。在本文中,作者由基础到高级介绍了很多正则表达式,这些表达式或规则在很多编程语言中都是通用的。

正则表达式

正则表达式(regex 或 regexp)对于从文本中抽取信息极其有用,它一般会搜索匹配特定模式的语句,而这种模式及具体的 ASCII 序列或 Unicode 字符。从解析/替代字符串、预处理数据到网页爬取,正则表达式的应用范围非常广。

其中一个比较有意思的地方是,只要我们学会了正则表达式的语句,我们几乎可以将其应用于多有的编程语言,包括 JavaScript、Python、Ruby 和 Java 等。只不过对于各编程语言所支持的最高级特征与语法有细微的区别。

下面我们可以具体讨论一些案例与解释。

一、基本语句

1. 锚点:^ 和 $

  1. ^The        匹配任何以“The”开头的字符串 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/2) 
  2. end$        匹配以“end”为结尾的字符串 
  3. ^The end$   抽取匹配从“The”开始到“end”结束的字符串 
  4. roar        匹配任何带有文本“roar”的字符串 

2. 数量符:*、+、?和 {}

  1. abc*        匹配在“ab”后面跟着零个或多个“c”的字符串 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/1) 
  2. abc+        匹配在“ab”后面跟着一个或多个“c”的字符串 
  3. abc?        匹配在“ab”后面跟着零个或一个“c”的字符串 
  4. abc{2}      匹配在“ab”后面跟着两个“c”的字符串 
  5. abc{2,}     匹配在“ab”后面跟着两个或更多“c”的字符串 
  6. abc{2,5}    匹配在“ab”后面跟着2到5个“c”的字符串 
  7. a(bc)*      匹配在“a”后面跟着零个或更多“bc”序列的字符串 
  8. a(bc){2,5}  匹配在“a”后面跟着2到5个“bc”序列的字符串 

3. 或运算符:| 、 []

  1. a(b|c)     匹配在“a”后面跟着“b”或“c”的字符串 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/3) 
  2. a[bc]      匹配在“a”后面跟着“b”或“c”的字符串 

4. 字符类:\d、\d、\s 和 .

  1. \d         匹配数字型的单个字符 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/4) 
  2. \w         匹配单个词字(字母加下划线) -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/4) 
  3. \s         匹配单个空格字符(包括制表符和换行符)  
  4. .          匹配任意字符 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/5) 

使用「.」运算符需要非常小心,因为常见类或排除型字符类都要更快与精确。\d、\w 和\s 同样有它们各自的排除型字符类,即\D、\W 和\S。例如\D 将执行与\d 完全相反的匹配方法:

  1. \D         匹配单个非数字型的字符 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/6) 

为了正确地匹配,我们必须使用转义符反斜杠「\」定义我们需要匹配的符号「^.[$()|*+?{\」,因为我们可能认为这些符号在原文本中有特殊的含义。

  1. \$\d       匹配在单个数字前有符号“$”的字符串 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/9) 

注意我们同样能匹配 non-printable 字符,例如 Tab 符「\t」、换行符「\n」和回车符「\r」

5. Flags

我们已经了解如何构建正则表达式,但仍然遗漏了一个非常基础的概念:flags。

正则表达式通常以/abc/这种形式出现,其中搜索模式由两个反斜杠「/」分离。而在模式的结尾,我们通常可以指定以下 flag 配置或它们的组合:

  • g(global)在第一次完成匹配后并不会返回结果,它会继续搜索剩下的文本。
  • m(multi line)允许使用^和$匹配一行的开始和结尾,而不是整个序列。
  • i(insensitive)令整个表达式不区分大小写(例如/aBc/i 将匹配 AbC)。

二、中级语句

1. 分组和捕获:()

  1. a(bc)           圆括弧会创建一个捕获性分组,它会捕获匹配项“bc” -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/11) 
  2. a(?:bc)*        使用 “?:” 会使捕获分组失效,只需要匹配前面的“a” -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/12) 
  3. a(?<foo>bc)     使用 “?<foo>” 会为分组配置一个名称 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/17) 

捕获性圆括号 () 和非捕获性圆括弧 (?:) 对于从字符串或数据中抽取信息非常重要,我们可以使用 Python 等不同的编程语言实现这一功能。从多个分组中捕获的多个匹配项将以经典的数组形式展示:我们可以使用匹配结果的索引访问它们的值。

如果需要为分组添加名称(使用 (?...)),我们就能如字典那样使用匹配结果检索分组的值,其中字典的键为分组的名称。

2. 方括弧表达式:[]

  1. [abc]            匹配带有一个“a”、“ab”或“ac”的字符串 -> 与 a|b|c 一样 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/7) 
  2. [a-c]            匹配带有一个“a”、“ab”或“ac”的字符串 -> 与 a|b|c 一样 
  3. [a-fA-F0-9]      匹配一个代表16进制数字的字符串,不区分大小写 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/22) 
  4. [0-9]%           匹配在%符号前面带有0到9这几个字符的字符串 
  5. [^a-zA-Z]        匹配不带a到z或A到Z的字符串,其中^为否定表达式 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/10) 

记住在方括弧内,所有特殊字符(包括反斜杠\)都会失去它们应有的意义。

3. Greedy 和 Lazy 匹配

数量符(* + {})是一种贪心运算符,所以它们会遍历给定的文本,并尽可能匹配。例如,<.+> 可以匹配文本「This is a <div> simple div </div> test」中的「<div>simple div</div>」。为了仅捕获 div 标签,我们需要使用「?」令贪心搜索变得 Lazy 一点:

  1. <.+?>            一次或多次匹配 “<” 和 “>” 里面的任何字符,可按需扩展 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/24) 

注意更好的解决方案应该需要避免使用「.」,这有利于实现更严格的正则表达式:

  1. <[^<>]+>         一次或多次匹配 “<” 和 “>” 里面的任何字符,除去 “<” 或 “>” 字符 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/23) 

三、高级语句

1. 边界符:\b 和 \B

  1. \babc\b          执行整词匹配搜索 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/25) 

\b 如插入符号那样表示一个锚点(它与$和^相同)来匹配位置,其中一边是一个单词符号(如\w),另一边不是单词符号(例如它可能是字符串的起始点或空格符号)。

它同样能表达相反的非单词边界「\B」,它会匹配「\b」不会匹配的位置,如果我们希望找到被单词字符环绕的搜索模式,就可以使用它。

  1. \Babc\B          只要是被单词字符环绕的模式就会匹配 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/26) 

2. 前向匹配和后向匹配:(?=) 和 (?<=)

  1. d(?=r)       只有在后面跟着“r”的时候才匹配“d”,但是“r”并不会成为整个正则表达式匹配的一部分 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/18) 
  2. (?<=r)d      只有在前面跟着“r”时才匹配“d”,但是“r”并不会成为整个正则表达式匹配的一部分 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/19) 

我们同样能使用否定运算子:

  1. d(?!r)       只有在后面不跟着“r”的时候才匹配“d”,但是“r”并不会成为整个正则表达式匹配的一部分 -> Try it! (https://regex101.com/r/cO8lqs/20) 
  2. (?<!r)d      只有在前面不跟着“r”时才匹配“d”,但是“r”并不会成为整个正则表达式匹配的一部分* *->* **Try it!* (https://regex101.com/r/cO8lqs/21) 

四、结语

正如上文所示,正则表达式的应用领域非常广,很可能各位读者在开发的过程中已经遇到了它,下面是正则表达式常用的领域:

  • 数据验证,例如检查时间字符串是否符合格式;
  • 数据抓取,以特定顺序抓取包含特定文本或内容的网页;
  • 数据包装,将数据从某种原格式转换为另外一种格式;
  • 字符串解析,例如捕获所拥有 URL 的 GET 参数,或捕获一组圆括弧内的文本;
  • 字符串替代,将字符串中的某个字符替换为其它字符。

原文链接:

https://medium.com/factory-mind/regex-tutorial-a-simple-cheatsheet-by-examples-649dc1c3f285

【本文是51CTO专栏机构“机器之心”的原创译文,微信公众号“机器之心( id: almosthuman2014)”】

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【责任编辑:赵宁宁 TEL:(010)68476606】

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