正則表達式全面解析

一、正則表達式是什麼

正則表達式，也叫做“正規表達式”，可以看做是一種特殊的字符串模式，使用特殊的語法規則， 表示一段文本中的某種特定模式。使用正則表達式可以完成很多文本處理工作，包括字符串的搜索、提取、過濾、替換等。

正則表達式由“元字符”、“特殊字符”、以及“普通字符”組成。其中元字符具有特殊含義，可以被視為一組關鍵字。特殊字符則賦予了正則表達式額外的功能。普通字符則可表示普通文字和數字等字符。

二、正則表達式的基本語法

正則表達式基本語法如下：
/pattern/modifiers

其中，pattern是匹配模式，可以使用任何字符來定義；modifiers是可選修飾符，可以用來改變匹配規則。例如/i用於指定大小寫不敏感的匹配，/g用於全局匹配。

三、常用元字符

1. . 元字符：匹配除換行符以外的任何單個字符。例如，/.ar/模式將匹配”car”、”bar”、”tar”、”par”等單詞。
2. [] 元字符：匹配字符集中的任何一個字符。例如，[bc]at/模式將匹配”bat”、”cat”等單詞。
3. ^ 元字符：匹配輸入字符串的開始位置。例如，/^cat/模式將匹配以”cat”開頭的字符串。
4. $ 元字符：匹配輸入字符串的結尾位置。例如，/at$/模式將匹配以”at”結尾的字符串。
5. * 元字符：匹配緊隨其之前的字符出現0次或多次。例如，/a*/模式將匹配某個字符串中的所有“a”。
6. + 元字符：匹配緊隨其之前的字符出現至少1次。例如，/a+/模式將匹配字符串中的所有“a”，但“abc”中的“b”和“c”不會被匹配到。
7. ? 元字符：匹配緊隨其之前的字符出現0次或1次。例如，/t?he?/模式將匹配”he”、”the”、”they”、”them”等單詞。

四、常用特殊字符

1. \d 特殊字符：匹配任意一個數字字符。例如，/\d/模式將匹配”1″、”2″、”3″等字符。
2. \w 特殊字符：匹配任意一個字母數字字符或下劃線。例如，/\w/模式將匹配”abc”、”123″、”a1_2″等。
3. \s 特殊字符：匹配任意一個空白字符，包括空格、製表符、換行符等。例如，/\s/模式將匹配空格、製表符等。
4. \b 特殊字符：匹配單詞邊界。例如，/\bthe\b/模式將匹配單詞”the”，但不會匹配單詞”them”或”there”。

五、常用修飾符

1. i 修飾符：執行大小寫不敏感的匹配。例如，/ab/i模式將匹配”Ab”、”AB”和”ab”等字符串。
2. g 修飾符：執行全局匹配。例如，/a/g模式將查找所有出現的”a”字符。
3. m 修飾符：執行多行匹配。例如，/^the/m模式將在多行文本中匹配以”the”開頭的字符串。
4. u 修飾符：啟用Unicode匹配。例如，/\u{2318}/u模式將匹配Unicode編碼為2318的字符。
5. y 修飾符：執行粘性匹配。指定新的搜索從上一個匹配的位置開始。例如，/a/y模式將匹配第一個”a”字符，之後的搜索從匹配結束位置開始。

六、常用正則表達式實例

1. 匹配email地址：

/^[\w\+\-]+(\.[\w\+\-]+)*@[\w\+\-]+(\.[\w\+\-]+)+$/

2. 匹配手機號碼：

/^(13|14|15|18|17)\d{9}$/

3. 匹配中國身份證號：

/(^\d{15}$)|(^\d{18}$)|(^\d{17}(\d|X|x)$)/

4. 匹配URL：

/^(http|https):\/\/[a-zA-Z0-9\.\-]+\.[a-zA-Z]{2,5}(:[0-9]{1,5})?(\/\S*)?$/

七、正則表達式的應用舉例

1. 在Javascript中，正則表達式可以用來驗證表單輸入。例如：

var email = document.getElementById('email').value;
if (/^[\w\+\-]+(\.[\w\+\-]+)*@[\w\+\-]+(\.[\w\+\-]+)+$/.test(email)) {
    alert('郵箱格式正確');
} else {
    alert('郵箱格式錯誤');
}

2. 在Python中，正則表達式可以用來解析日誌文件。例如：

import re

logfile = open('access.log', 'r')
pattern = re.compile(r'[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}')
for line in logfile:
    ip = re.search(pattern, line)
    if ip:
        print(ip.group())

八、總結

正則表達式在文本處理、表單驗證、數據解析等方面起到了不可替代的作用。掌握正則表達式的基本語法和常見用法，可以讓我們在編寫程序時更加靈活和方便。需要注意的是，正則表達式比較複雜，如果不熟悉語法，可能會導致匹配失敗或性能下降等問題。