正则表达式（Regular Expression），简称 regex，是一种用于处理字符串的强大工具。它允许开发者定义复杂的搜索模式，用于文本的搜索、匹配、替换和提取等操作。在许多编程语言中，正则表达式都被广泛用于文本处理、数据分析、网页抓取等领域。本文将深入探讨正则表达式的匹配与替换功能，帮助您轻松掌握这一奥秘。

正则表达式基础

1. 元字符

正则表达式由一系列字符和操作符组成，其中元字符是具有特殊意义的字符。以下是一些常见的元字符及其含义：

  • .：匹配除换行符以外的任意单个字符。
  • *：匹配前面的子表达式零次或多次。
  • +：匹配前面的子表达式一次或多次。
  • ?：匹配前面的子表达式零次或一次。
  • ^：匹配输入字符串的开始位置。
  • $：匹配输入字符串的结束位置。

2. 字符集

字符集用于匹配某个范围内的字符。以下是一些常见的字符集表示方法：

  • [abc]：匹配字符 a、b 或 c。
  • [a-z]：匹配 a 到 z 之间的任意单个字符。
  • [^abc]：匹配除了 a、b、c 之外的任意单个字符。

3. 量词

量词用于指定匹配的次数。以下是一些常见的量词：

  • {n}：匹配前面的子表达式 n 次。
  • {n,}：匹配前面的子表达式至少 n 次。
  • {n,m}：匹配前面的子表达式至少 n 次但不超过 m 次。

匹配

匹配是指正则表达式与输入字符串进行比对，判断是否完全匹配。以下是一些匹配的例子：

import re

# 匹配电话号码
pattern = r'^1[3-9]\d{9}$'
phone_number = '13800138000'
result = re.match(pattern, phone_number)
print(result.group())  # 输出：13800138000

# 匹配邮箱地址
pattern = r'^[a-zA-Z0-9_.+-]+@[a-zA-Z0-9-]+\.[a-zA-Z0-9-.]+$'
email = 'example@example.com'
result = re.match(pattern, email)
print(result.group())  # 输出：example@example.com

替换

替换是指将输入字符串中匹配正则表达式的部分替换为指定的字符串。以下是一些替换的例子：

import re

# 替换文本中的数字
text = 'The price is 1980 dollars.'
pattern = r'\d+'
replacement = 'price'
result = re.sub(pattern, replacement, text)
print(result)  # 输出：The price is price dollars.

# 替换网页中的图片地址
html = '<img src="https://example.com/image.jpg" alt="image">'
pattern = r'src="([^"]+)"'
replacement = 'src="https://cdn.example.com/$1"'
result = re.sub(pattern, replacement, html)
print(result)  # 输出：<img src="https://cdn.example.com/https://example.com/image.jpg" alt="image">

总结

正则表达式是一种强大的文本处理工具，掌握匹配与替换功能可以帮助您更高效地处理文本数据。通过本文的介绍，相信您已经对正则表达式有了更深入的了解。在实际应用中，不断练习和积累经验，您将能够更加熟练地运用正则表达式解决各种问题。