Java正則表達式基礎教程

Java正則表達式是一種強大的模式匹配工具，它用於在字符串中搜索和匹配特定模式的子串。在Java中，使用正則表達式需要使用java.util.regex包中的類。Java正則表達式的基礎用法非常簡單，但是靈活性和功能卻非常強大，當你熟練掌握它的使用方法後，可以解決多種文本處理問題。

一、基礎語法

Java正則表達式的基礎語法包括以下幾個內容：

1、字符集

在正則表達式中，字符集用方括號[]表示，表示一個匹配任意一個方括號中所包含的字符，在方括號中使用連字符（-）可以表示一個字符範圍。例如：

String regex = "[abc]"; // 匹配a、b、c中的任何一個字符
String regex2 = "[a-d]"; // 匹配a、b、c、d中的任何一個字符
String regex3 = "[^abc]"; // 匹配除了a、b、c之外的任何一個字符

2、通配符

在正則表達式中，通配符用英文句點（.）表示，表示可以匹配任意一個字符（除了換行符）。例如：

String regex = "a.c"; // 匹配任何以a開頭，以c結尾，中間是任意一個字符的字符串

3、重複次數

在正則表達式中，使用花括號{}來指定一個模式的重複次數，其中可以使用一個或兩個數字，表示精確的重複次數或範圍。例如：

String regex = "a{3}"; // 匹配連續的三個a
String regex2 = "a{1,3}"; // 匹配連續的1到3個a
String regex3 = "a{0,}"; // 匹配任意數量的a
String regex4 = "a+"; // 匹配一個或多個a
String regex5 = "a*"; // 匹配任意數量的a（甚至可以是0個）
String regex6 = "a?"; // 匹配0個或1個a

4、邊界匹配

在正則表達式中，使用兩個特殊的元字符表示一個字符串的邊界，^表示字符串的開頭，$表示字符串的結尾。例如：

String regex = "^abc"; // 匹配以abc開頭的字符串
String regex2 = "xyz$"; // 匹配以xyz結尾的字符串
String regex3 = "^abc$"; // 匹配等於abc的字符串

5、字符轉義

在正則表達式中，有些字符具有特殊含義，例如句點（.）表示任意字符，方括號（[]）表示字符集等，在正則表達式中使用反斜杠（\）來轉義這些字符的特殊含義。例如：

String regex = "a\\.b"; // 匹配a.b的字符串
String regex2 = "\\[abc\\]"; // 匹配包含[abc]的字符串

二、高級用法

1、捕獲組

在正則表達式中使用圓括號（）來表示一個分組，在分組中匹配的內容可以使用捕獲組來進行後續的操作。例如：

String regex = "(\\w+)\\s(\\w+)"; // 匹配一個類似“John Smith”這樣的字符串，其中名字和姓氏使用空格分隔
Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
Matcher matcher = pattern.matcher("John Smith");
if (matcher.matches()) {
    String firstName = matcher.group(1);
    String lastName = matcher.group(2);
}

2、預定義字符集

在正則表達式中，有一些預定義的字符集可以用來匹配特定類型的字符，例如數字、空白字符、單詞字符等等。例如：

String regex = "\\d+"; // 匹配任何一個數字
String regex2 = "\\s+"; // 匹配任何一個空白字符
String regex3 = "\\w+"; // 匹配任何一個單詞字符（字母、數字、下劃線）
String regex4 = "\\W+"; // 匹配除了單詞字符以外的任何字符

3、零寬斷言

在正則表達式中，零寬斷言（Lookaround）用來查找在當前字符位置之前或之後的另一個字符串。零寬斷言不匹配任何字符，它只確定當前字符位置。例如：

String regex = "John(?=\\sSmith)"; // 匹配包含John且後面緊跟着一個空格和Smith的字符串，但不包括Smith。
String regex2 = "(?<=John\\s)Smith"; // 匹配包含Smith且前面是一個以John和一個空格開頭的字符串，但不包括John。

4、貪婪與懶惰

在正則表達式中，重複次數默認是貪婪的，例如如果重複次數設置為“*”時，它會儘可能地匹配更多的字符。如果想要改為懶惰的匹配，可以在重複次數後面添加個問號。例如：

String regex = "ab.*cd"; // 匹配以ab開頭，以cd結尾，中間任意字符的字符串
String regex2 = "ab.*?cd"; // 匹配以ab開頭，以cd結尾，中間匹配最少的字符的字符串

三、實例演示

下面的例子演示了如何使用正則表達式進行字符串匹配和替換。該例子展示了如何通過正則表達式匹配包含特定單詞的Java源代碼文件，並將匹配到的行替換為另一個字符串。

import java.util.regex.*;
import java.nio.file.*;

public class RegexDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String pattern = "\\bpublic\\b"; // 指定需要匹配的單詞
        Path path = Paths.get("Hello.java"); // 指定需要搜索的Java源代碼文件
        String content = new String(Files.readAllBytes(path)); // 讀取文件內容
        
        Pattern regex = Pattern.compile(pattern);
        Matcher matcher = regex.matcher(content);
        
        StringBuffer result = new StringBuffer();
        while (matcher.find()) {
            String replacement = matcher.group().toUpperCase(); // 將匹配到的單詞轉換為大寫
            matcher.appendReplacement(result, replacement);
        }
        matcher.appendTail(result); // 在最後一次匹配之後添加尾部
        
        String output = result.toString();
        System.out.println(output); // 輸出替換後的文本
    }
}

在上個示例中，我們將讀取一個Java源代碼文件，並在其中搜索包含特定單詞的行。在這裡，我們使用正則表達式模式來指定需要搜索的單詞，然後使用Java的NIO API將文件的內容讀取成一個字符串。接下來，我們創建一個Pattern實例來編譯正則表達式模式，然後使用該模式在字符串內容中查找。在每次找到匹配時，我們將匹配到的單詞轉換為大寫，並將其附加到結果緩衝區中。最後，我們使用appendTail()方法將最後一段未匹配文本添加到結果緩衝區中，並輸出替換後的文本。