正則表達式（Regular Expression），簡稱Regex或RegExp，是一種用來匹配字符串的強大工具。Python內置的re模塊可以讓我們輕鬆使用正則表達式對字符串進行檢索、替換、分割等操作，這為文本處理提供了很大的便利。

一、基礎語法

正則表達式是由普通字符和一些特殊字符組成的，可以用來描述字符的特徵、數量、出現次序等。下面是一些基礎的正則表達式。

.  匹配任意字符，不包括換行符
\w 匹配字母、數字或下劃線
\s 匹配任意空白字符，包括空格、製表符、換頁符等
\d 匹配數字
^  匹配字符串的開始
$  匹配字符串的結束
[] 匹配中括號中的任意一個字符
|  匹配 | 左右兩側的任意一個正則表達式
() 分組，可以對一部分正則表達式進行操作
*  匹配前面的表達式0次或多次
+  匹配前面的表達式1次或多次
?  匹配前面的表達式0次或1次
{n} 匹配前面的表達式n次
{n,} 匹配前面的表達式至少n次
{n,m} 匹配前面的表達式n次到m次

例如，我們使用正則表達式 \d{3}-\d{5} 來匹配郵政編碼，其中 \d 表示匹配數字，{3}表示匹配3次，-表示匹配橫杆。這裡的正則表達式的意思是先匹配3個數字，再匹配一個橫杆，然後再匹配5個數字。

二、常用操作

re模塊提供了很多常用的操作函數，這裡介紹3個最常用的操作：search、match和sub。

1. search

search函數用來檢索字符串中是否有符合正則表達式的內容，如果查找成功，返回一個Match對象，否則返回None。

import re

# 查找郵箱地址
text = "我的郵箱是lichang@mail.com。"
pattern = r'\w+@[a-zA-Z_]+?\.[a-zA-Z]{2,3}'
result = re.search(pattern, text)
if result:
    print(result.group())  # 輸出lichang@mail.com
else:
    print("未找到郵箱地址。")

2. match

match函數用來判斷字符串開頭是否符合正則表達式，如果符合，返回一個Match對象，否則返回None。

import re

# 檢查手機號碼
text = "我的手機號碼是18012345678。"
pattern = r'^1\d{10}$'
result = re.match(pattern, text)
if result:
    print(result.group())  # 輸出18012345678
else:
    print("未找到手機號碼。")

3. sub

sub函數用來替換字符串中符合正則表達式的內容。

import re

# 替換字符串
text = "I love Python!"
pattern = r'\bPython\b'
result = re.sub(pattern, "Java", text)
print(result)   # 輸出I love Java!

三、高級應用

正則表達式還有很多高級應用，這裡介紹3個最常見的：分組、零寬斷言和貪婪與非貪婪匹配。

1. 分組

正則表達式使用 () 來進行分組，可以對分組內容進行重複或者替換。

import re

# 替換文字
text = "2019年10月10日"
pattern = r'(\d{4})年(\d{2})月(\d{2})日'
result = re.sub(pattern, r'\1-\2-\3', text)
print(result)   # 輸出2019-10-10

2. 零寬斷言

零寬斷言指的是匹配內容的前面或者後面應該滿足一定的條件，但是這些條件不包括在匹配結果中。

import re

# 查找http鏈接
text = "我的個人網站是http://www.lichang.net，歡迎來訪問。"
pattern = r'(?<=http://)[a-zA-Z0-9]+\.[a-zA-Z]+'
result = re.search(pattern, text)
if result:
    print(result.group())  # 輸出www.lichang.net
else:
    print("未找到鏈接。")

3. 貪婪與非貪婪匹配

正則表達式默認是貪婪模式，即儘可能多地匹配內容。非貪婪模式使用 ? 來標識，表示儘可能少地匹配內容。

import re

# 正則表達式在匹配字符串時儘可能多地匹配內容
text = "
Title
"
pattern = r''
result = re.match(pattern, text)
print(result.group())   # 輸出
Title

# 正則表達式在匹配字符串時儘可能少地匹配內容
text = "
Title
"
pattern = r''
result = re.match(pattern, text)
print(result.group())   # 輸出

四、總結

正則表達式是一種強大的文本處理工具，能夠為Python程序員提供很大的便利。Python內置的re模塊可以讓我們輕鬆使用正則表達式對字符串進行檢索、替換、分割等操作。雖然正則表達式也有一些坑，但是只要我們理解了基本語法和常用操作，就可以快速地解決很多文本處理問題。