Python re正则表达式模块用法详解
前面章节介绍了一些系统自带的工具函数，如 id()、max()。这些函数在 Python 启动时会自动加载进来，不需要我们做任何事情。但并不是所有的模块都是自动加载进来的，因为有些模块不常用，它们只是在完成某个特定任务时才被需要，此时才需要将其加载进来。
正则表达式又被称为规则表达式，英文名为 Regular Expression。正则表达式是计算机科学的一个概念，通常被用来检索、替换那些符合某个模式的文本。现代编程语言基本都内嵌了正则表达式的库，如 Perl、Python 也不例外。虽然各种语言和库定义的正则表达式的语法规则会有所不同，但基本内容是相同的。
Python 虽然自带正则表达式库 re，但是该库不是自动加载进内存的，需要使用下面的语句来引入：
import re
正则表达式的基础是匹配。匹配操作有两个输入，一个是规则，另一个是输入字符串。在匹配的基础上可以进行替换、检索等操作。
一个简单的例子便是检查用户输入的邮箱地址是否合法，合法的邮箱地址应该符合下面的形式：
用户名 @ 主机地址
这里假定用户名可以包含 26 个字母和 10 个数字；主机地址是用小数点（ . ）分割的分段，每个分段可以出现的字符和用户名中可以出现的字符相同。这里只是一个假设，实际格式要复杂得多。下面的代码演示了如何判断某个输入是否是合法的邮箱地址。
>>> import re # 引入正则表达式库
>>> def valid_email_address(addr): # 定义函数
... result = re.match(r"^[a-zA-Z0-9]+@[a-zA-Z0-9]+(.[a-zA-Z0-9]+)*$",
addr)
... if result is not None: # 匹配成功
... print("[%s] is a valid email address" % addr)
... else: # 匹配失败
... print("[%s] is NOT a valid email address" % addr)
... # 函数定义结束
>>> valid_email_address("name") # 判断name是否为合法的邮箱地址
[name] is NOT a valid email address # 不是合法的邮箱地址
>>> valid_email_address("name@") # 判断name@是否为合法的邮箱地址
[name@] is NOT a valid email address # 不是合法的邮箱地址
# 判断name@126.com是否为合法的邮箱地址
>>> valid_email_address("name@126.com")
[name@126.com] is a valid email address # 是合法的邮箱地址
在正则表达式中，定义了一些元字符。这些字符一般用来匹配一组字符，如希望匹配 0～9 这 10 个数字字符，那么便可以使用元字符 d。元字符一般是以 开头，后面再跟着一个字符。
另外有些语法是描述某个或者某组字符出现的频率的，例如，如果认为某个字段是可选的，则可以指定其出现的频率是 0 或者 1。
下面介绍一下 Python 中正则表达式的常用元字符和语法。
任意字符可以表示除换行之外的任意字符。
>>> input_str = "abcdefgh" # 搜索的字符串
>>> result = re.match("a.c", input_str) # 在input_str中查找符合a.c的字符串
>>> result is None # 如果没有找到会返回None
False # 找到了
>>> input_str[result.start():result.end()] # 显示匹配的字符串
'abc'
假设要找到符合条件的字符串：以 a 开头，后面跟着 .. 再后面是任意字符，最后是 xxx。如果按照前面的方法来写如下：
a..xxx
. 表示任意字符，所以其表示的含义是以 a 开头，后面是任意两个字符，最后是 xxx。
这和我们期望的是不同的。为了解决该问题，需要使用转义符，转义符的作用就是使元字符无效，如 . 表示任意非换行字符，而 . 就表示普通的小数点。下面的代码演示了所讨论的情况。
>>> input_str = "abcxxx" # 这个应该是不符合要求的
>>> result = re.match(r"a..xxx", input_str)
>>> result is None
False
>>> input_str[result.start():result.end()] # 显示匹配的字符串
'abcxxx'
# 修改匹配规则，使用.表示小数点
>>> result = re.match(r"a..xxx", input_str)
>>> result is None # 是否能找到匹配的字符串
True # 不能
后面可以跟任何元字符，如表示任意字符的 .，表示转义的 ，即 \ 表示普通的反斜杠 。下面的例子演示了 \ 的用法。
input_str = r"c:python2" >>> result = re.match(r"c:\py", input_str) >>> result is None False >>> input_str[result.start():result.end()] 'c:\py'
[候选字符列表] 表示任意候选字符中的字符。如 [abc] 表示 abc 中的任意字符，所以可以匹配 a，也可以匹配 b，还可以匹配 c。但不能匹配 y，也不能匹配 A。
下面的例子演示了其用法。
>>> input_str = "abcdefgh" >>> result = re.match(r"[abc]bc", input_str) # 匹配以abc中的一个字符开头，跟着bc的字符串 >>> input_str[result.start():result.end()] 'abc' # 结果匹配了字符串abc >>> input_str = "bbcdefgh" # 匹配以abc中的一个字符开头，跟着bc的字符串 >>> result = re.match(r"[abc]bc", input_str) >>> input_str[result.start():result.end()] 'bbc' # 结果匹配了字符串bbc
另外一个用法是 [开始字符-结束字符]，表示从开始字符到结束字符中的任意字符，包括开始字符和结束字符。如 [a-c] 可以匹配 a、b 或者 c。下面演示该用法。
>>> input_str = "abc" # 输入字符 >>> result = re.match(r"[a-x]bc", input_str) # 匹配以a-x中的一个字符开头，跟着bc的字符串 >>> result is None # 如果匹配不上，返回None False # 匹配上了 >>> input_str[result.start():result.end()] # 显示匹配的字符串 'abc' >>> input_str = "Abc" # 输入字符以大写的A开始 >>> result = re.match(r"[a-x]bc", input_str) # 匹配以a-x开头，跟着bc的字符串 >>> result is None # 如果匹配不上，返回None True # 没有匹配上
也可以使用 [^….] 来表示匹配不在 … 范围内定义的字符。如 [^a-b] 表示非 a~b 的任意字符。下面演示了这种用法。
>>> input_str = "Abc" >>> result = re.match(r"[^a-x]bc", input_str) >>> result is None # 匹配失败则返回None False >>> input_str[result.start():result.end()] # 显示匹配的字符串 'Abc'
d 等效于 [0-9]。
>>> input_str = "0123456789" # 输入字符串 >>> result = re.match(r"ddd", input_str) # 匹配3个数字字符 >>> result is None # 匹配失败则返回None False >>> input_str[result.start():result.end()] # 显示匹配的字符串 '012'
D 等效于除了 0~9 之外的任意字符，等效于 [^0-9]。
>>> input_str = "0123456789" >>> result = re.match(r"D", input_str) >>> result is None True
空白字符包含空格、回车 r、换行 n、制表 t、垂直制表 v、换页 f。
>>> input_str = "01234n56789" # 输入字符串 >>> re_obj = re.compile(r"4s5") # 匹配的目标字符串格式 >>> result = re.search(re_obj, input_str) # 查找 >>> result.start() # 开始位置 4 >>> result.end() # 结束位置 7 >>> input_str[result.start():result.end()] # 匹配的字符串 '4n5'
这里是大写的 S。下面的例子是查找单词，使用 S+ 表示不包含空格字符的字符串。
>>> input_str = "abc def ijk" # 输入字符串 >>> re_obj = re.compile(r"S+") # 查找模式 >>> result = re.search(re_obj, input_str) # 查找 >>> result.start() # 开始位置 0 >>> result.end() # 结束位置，该位置的字符不被包含 3 >>> input_str[result.start():result.end()] # 查看匹配的字符串 'abc'
单词字符包括大小写字母、数字、下划线，不包括空格、$、# 等。
>>> input_str = "abc%def$ijk" # 输入字符，其中的%是不能匹配w的 >>> re_obj = re.compile(r"w+") >>> result = re.search(re_obj, input_str) >>> result.start() 0 >>> result.end() 3 >>> input_str[result.start():result.end()] 'abc'
W 即非 w 所包含的字符。
>>> input_str = "!@#$%^&*()_+abc" >>> re_obj = re.compile(r"W+") >>> result = re.search(re_obj, input_str) >>> result.start() 0 >>> result.end() 10 >>> input_str[result.start():result.end()] '!@#$%^&*()'
* 表示 0 或者多个前面的字符。
>>> input_str = "aaaaaaaaabc" # 输入字符串 >>> re_obj = re.compile(r"a*bc") # 任意多个a后面跟着bc >>> result = re.search(re_obj, input_str) # 查找 >>> result.start() # 开始位置 0 >>> result.end() 11 >>> input_str[result.start():result.end()] # 查找的结果 'aaaaaaaaabc' >>> input_str = "bcdef" # 新的输入数据 >>> re_obj = re.compile(r"a*bc") # 查找模式没有发生变化 >>> result = re.search(re_obj, input_str) # 查找 >>> result.start() 0 >>> result.end() 2 >>> input_str[result.start():result.end()] # 查找结果 'bc'
+ 表示 1 个或者多个前面的字符。
>>> input_str = "aaaaaaaaabc" >>> re_obj = re.compile(r"a+bc") >>> result = re.search(re_obj, input_str) >>> result.start() 0 >>> result.end() 11 >>> input_str[result.start():result.end()] 'aaaaaaaaabc' >>> input_str = "bcdef" # 要求至少有一个a，但是输入字符串没有包括a >>> re_obj = re.compile(r"a+bc") # 匹配格式 >>> result = re.search(re_obj, input_str) # 进行查找 >>> result is None # 如果匹配失败，则返回None True # 匹配失败
? 表示 0 个或者 1 个前面的字符。
>>> input_str = "aaaaaaaaabc" >>> re_obj = re.compile(r"a?bc") # 表示1个或者0个a，后面跟着bc >>> result = re.search(re_obj, input_str) # 查找 >>> result is None # 查找是否失败 False # 没有失败 >>> result.start() # 查找结果的开始位置 8 >>> result.end() # 查找结果的结束位置 11 >>> input_str[result.start():result.end()] # 查找的结果 'abc' >>> input_str = "bcdef" # 新的输入字符串 >>> re_obj = re.compile(r"a?bc") # 匹配模式没有变化 >>> result = re.search(re_obj, input_str) # 查找操作 >>> result is None # 匹配是否失败 False # 没有失败 >>> result.start() # 查找结果的开始位置 0 >>> result.end() # 查找结果的结束位置 2 >>> input_str[result.start():result.end()] # 查找的结果 'bc'
{m} 表示 m 个前面的字符。m 可以为 0，表示不出现该字符。
>>> input_str = "aaaaaaaaabc" # 输入字符串
>>> re_obj = re.compile(r"a{3}bc") # 表示3个a后面跟着bc
>>> result = re.search(re_obj, input_str) # 查找
>>> result is None # 匹配是否失败
False # 没有失败
>>> result.start() # 匹配开始的位置
6
>>> result.end() # 匹配结束的位置
11
>>> input_str[result.start():result.end()] # 匹配的字符串
'aaabc'
>>> input_str = "aaaaaaaaabc" # 输入字符串没有改变
>>> re_obj = re.compile(r"a{4}bc") # 表示4个a后面跟着bc
>>> result = re.search(re_obj, input_str)
>>> result is None
False
>>> result.start()
5
>>> result.end()
11
>>> input_str[result.start():result.end()] # 匹配的字符串
'aaaabc'
>>> input_str = "aaaaaaaaabc" # 输入没有改变
>>> re_obj = re.compile(r"a{0}bc") # m=0的情况
>>> result = re.search(re_obj, input_str) # 查找
>>> result is None
False
>>> result.start()
9
>>> result.end()
11
>>> input_str[result.start():result.end()] # 匹配的结果
'bc'
{m,n} 表示 m 到 n 个前面的字符。如 1{1,2} 可以匹配 1 和 11 两个字符串。IPv4 中定义的 IP 地址格式比较统一，是由 4 段数字组成，段与段之间用 . 分割，段的长度在 1~3 之间。
下面的例子演示了如何定义 IPv4 的 IP 地址:
>>> input_str = "127.0.0.1" # 合法的IPv4的IP地址
>>> result = re.match(r"d{1,3}.d{1,3}.d{1,3}.d{1,3}", input_str)
>>> result is None
False
>>> input_str[result.start():result.end()] # 匹配的结果
'127.0.0.1'
>>> input_str = "127.0.0" # 不合法的地址，少了一段
>>> result = re.match(r"d{1,3}.d{1,3}.d{1,3}.d{1,3}", input_str)
>>> result is None # 匹配是否失败
True # 匹配失败
>>> input_str = "127.0.0.1000" # 新输入
>>> result = re.match(r"d{1,3}.d{1,3}.d{1,3}.d{1,3}", input_str)
>>> result is None
False
>>> input_str[result.start():result.end()] # 显示匹配内容
'127.0.0.100' # 可以看到最后一个字符0没有被匹配上
>>> input_str = "1270.0.0.100" # 新输入
>>> result = re.match(r"d{1,3}.d{1,3}.d{1,3}.d{1,3}", input_str)
>>> result is None # 没有匹配成功
True
^ 字符表示的是输入的第一个字符，如 ^ab 可以匹配上 ab，但不能匹配上 mab。因为 mab 的第一字符是 m 而不是 a。
>>> re_obj = re.compile(r"^abc") # 匹配以abc开头的字符串 >>> input_str = "aaaaaaaaabc" # 输入字符串 >>> result = re.search(re_obj, input_str) # 查找 >>> result is None # 匹配是否失败 True # 匹配失败 >>> input_str = "abcd" # 新的输入字符串 >>> result = re.search(re_obj, input_str) # 查找 >>> result is None # 匹配是否失败 False # 没有失败 >>> result.start() 0 >>> result.end() 3 >>> input_str[result.start():result.end()] # 匹配的内容 'abc'
$ 表示输入字符串的结尾字符，如 abc$ 可以匹配成功 abc，但不能匹配上 abcd，因为 abcd 的最后一个字符是 d，而不是 c。
>>> re_obj = re.compile(r"abc$") # 匹配规则，以abc结尾的字符串 >>> input_str = "-----abcd" # 输入字符串 >>> result = re.search(re_obj, input_str) # 查找 >>> result is None # 匹配是否失败 True # 匹配失败 >>> input_str = "-----abc" # 新的输入字符串 >>> result = re.search(re_obj, input_str) # 查找 >>> result is None # 匹配是否失败 False # 没有失败 >>> result.start() 5 >>> result.end() 8 >>> input_str[result.start():result.end()] # 匹配的字符串 'abc'
这类接口直接使用函数，而不用创建正则表达式对象，或者说正则表示式用字符串表示。其主要包括匹配、查找、替换等接口函数。
search() 接口函数在整个字符串内查找能够匹配上的子字符串。如果找到匹配的字符串，返回一个 re.Match 对象；如果未找到，返回 None。
如果给定一个输入 abc1234ef876，想得到第一个子数字串 1234，那么可以使用该函数来实现。
>>> input_str = "abc1234ef876" # 输入字符串 >>> result = re.search(r"d+", input_str) # 使用d+进行配置 >>> result is None # 匹配是否失败 False >>> input_str[result.start():result.end()] # 显示匹配的字符串 '1234'
从上面的例子也可以看出，如果有多个符合条件可以成功匹配的子字符串，search() 仅返回第一个符合条件的子字符串。如上例中其实可以找到两个符合条件的子字符串，即 1234 和 876，但是 search() 仅返回第一个，即 1234。
match() 从输入字符串头部开始匹配，如果匹配不成功，返回 None；如果匹配成功，返回 re.Match 对象。
sub() 接口函数接受匹配模式，输入字符串和替换字符串，它在输入字符串中查找符合匹配模式的子字符串，并用替换字符串来替换匹配的字符串，得到一个新的字符串。其最常用的格式如下：
re.sub(匹配模式，替换字符串，输入字符串)
如输入字符串是 abc123kjl，匹配模式是 d+，则可以匹配的子字符串是 123，替换字符串是 ===，那么得到的返回值是字符串 abv===kjl。
下面是该例子的演示效果：
>>> re.sub(r"d+", "===", "abc123kjl") # 替换 'abc===kjl'
如果匹配不成功，则返回值为输入字符串。如下面的例子，要求匹配 8 个连续数字字符，但输入字符串中没有 8 个连续的数字字符，即找不到可以进行替换的子字符串，那么返回值就是输入字符串。
>>> re.sub(r"d{8}", "===", "abc123kjl") # 没有匹配的情况
'abc123kjl'
默认情况下，该接口对所有符合条件的子字符串进行替换操作。如下面的例子，对所有的 a 用 A 进行替换，
>>> re.sub(r"a", "A", "abc123abcABC") 'Abc123AbcABC'
如果不希望替换所有符合条件的子字符串，则可以使用参数 count，该参数表示最多替换的次数。下面的例子演示了这种用法，其仅替换一个匹配的，即第一个匹配的字符串，其他的匹配不被替换。
>>> re.sub(r"a", "A", "abc123abcABC", count=1) 'Abc123abcABC'
面向风格接口函数的用法是首先产生一个正则表达式对象，然后调用该对象的接口函数来完成匹配、查找及替换等功能。
可以用字符串来生成正则表达式对象，使用的是 re.compile() 函数。下面的例子演示了该函数的使用。
>>> re_obj = re.compile(r'ddd') # 得到正则表达式对象
>>> re_obj
re.compile('\d\d\d')
>>> type(re_obj)
<class 're.Pattern'>
re.Match 对象在前面已经使用过了，该对象表示匹配结果。前文也使用该对象的 start() 和 end() 接口函数来得到匹配的开始和结束位置，但该类型对象还有一些其他属性和方法需要进一步了解。
start() 用于匹配开始位置。对于 match() 函数返回的 Match 对象，该值永远为 0，因为 match() 函数是从输入字符串的头部开始匹配的，如果第一个字符不能被匹配上，则匹配失败。
>>> match_obj = re.match(r"a+", "Aabc") # 第一个字符不匹配，所以失败 >>> match_obj is not None # 匹配成功 False
如果匹配成功，start() 一定是 0，因为是从字符串的头部开始匹配的。
>>> match_obj = re.match(r"a+", "aaaabc") # 可以匹配上开头的aaaa >>> match_obj is not None # 匹配是否成功 True >>> match_obj.start() # 匹配子字符串在输入字符串中的开始位置 0
而对于 search() 则不同，其匹配上的子字符串可以在输入字符串的中间或者结尾。
>>> match_obj = re.search(r"a+", "Aabc") # 查找 >>> match_obj is not None # 查找是否成功 True >>> match_obj.start() # 找到的字符串的开始位置 1
end() 用于匹配结束位置。
>>> match_obj = re.search(r"a+", "Aaabc") >>> match_obj is not None # 是否找到符合要求的子字符串 True >>> match_obj.end() # 结束位置是3 3
需要注意的是，input_string[end] 不是匹配的最后一个字符，而是最后一个匹配字符的后一个字符，最后一个字符是 input_string[end-1]。
>>> input_string = "AaabcKL" # 输入字符串 # 查找，可以匹配上aabc >>> match_obj = re.search(r"[a-z]+", input_string) # end()表示结束位置，不是最后一个匹配的字符 >>> input_string[match_obj.end()] 'K' # 该位置的字符是K，而不是c >>> input_string[match_obj.end()-1] # end()-1才是最后一个匹配字符的位置 'c'
span() 接口函数返回一个包含两个元素的元组，第一个元素表示匹配开始的位置，第二个元素表示匹配结束的位置，即该接口同时返回了 start() 和 end() 的值。
>>> input_str = "abc123ABC" # 输入字符串 >>> match_obj = re.search(r"d+", input_str) # 查找连续数字字符 >>> match_obj is not None # 匹配成功？ True >>> match_obj.start() # start()，得到匹配开始的位置 3 >>> match_obj.end() # end()，得到匹配结束的位置 6 >>> match_obj.span() # span()，同时得到开始和结束的位置 (3, 6)
groups() 得到所有的分组信息，返回值是一个列表。前面匹配过邮箱地址，该地址由两部分组成，第一部分是用户名，第二部分是主机名。如果想同时得到用户名和主机名，那么就可以使用分组的方式。方法就是在模式中将某一部分用 () 包裹起来，便可以得到一个组。
>>> def pass_email_addr(addr): # 返回邮箱地址中的用户名和主机名
... match_obj = re.match(r"([a-zA-Z0-9]+)@([a-zA-Z0-9]+(.[a-zA-
Z0-9]+)*)",
... addr)
... if match_obj is not None:
... return match_obj.groups()[0], match_obj.groups()[1]
... else: # 非法邮箱地址
... return None # 返回None
... # 函数定义结束
>>> pass_email_addr("hello@python.cn") # 分析邮箱地址
('hello', 'python.cn') # 得到用户名和主机名
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