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04 匹配模式:一次性掌握正则中常见的4种匹配模式

你好,我是涂伟忠。今天我们一起来学习正则中的匹配模式(Match Mode)。

所谓匹配模式,指的是正则中一些改变元字符匹配行为的方式,比如匹配时不区分英文字母大小写。常见的匹配模式有4种,分别是不区分大小写模式、点号通配模式、多行模式和注释模式。我们今天主要来讲一下这4种模式。

需要注意的是,这里的“模式”对应的是英文中的mode,而不是pattern。有些地方会把正则表达式pattern也翻译成模式,你在网上看到的技术文章中讲的正则模式,有可能指的是正则表达式本身,这一点你需要注意区别。

不区分大小写模式(Case-Insensitive)

首先,我们来看一下不区分大小写模式。它有什么用呢?学一个知识的时候,我一般喜欢先从它的应用出发,这样有时候更能激发我学习的兴趣,也更容易看到学习成果。

下面我来举个例子说明一下。在进行文本匹配时,我们要关心单词本身的意义。比如要查找单词cat,我们并不需要关心单词是CAT、Cat,还是cat。根据之前我们学到的知识,你可能会把正则写成这样:[Cc][Aa][Tt],这样写虽然可以达到目的,但不够直观,如果单词比较长,写起来容易出错,阅读起来也比较困难。

那么有没有更好的办法来实现这个需求呢?这时候不区分大小写模式就派上用场了。

我们前面说了,不区分大小写是匹配模式的一种。当我们把模式修饰符放在整个正则前面时,就表示整个正则表达式都是不区分大小写的。模式修饰符是通过(?模式标识)的方式来表示的。 我们只需要把模式修饰符放在对应的正则前,就可以使用指定的模式了。在不区分大小写模式中,由于不分大小写的英文是Case-Insensitive,那么对应的模式标识就是 I 的小写字母 i,所以不区分大小写的 cat 就可以写成 (?i)cat。

你看,和[Cc][Aa][Tt] 相比,这样是不是清晰简洁了很多呢?

我们也可以用它来尝试匹配两个连续出现的 cat,如下图所示,你会发现,即便是第一个 cat 和第二个 cat 大小写不一致,也可以匹配上。

我给到了你一个测试链接,你可以在这里试试不区分大小写模式:

https://regex101.com/r/x1lg4P/1

如果我们想要前面匹配上的结果,和第二次重复时的大小写一致,那该怎么做呢?我们只需要用括号把修饰符和正则cat部分括起来,加括号相当于作用范围的限定,让不区分大小写只作用于这个括号里的内容。同样的,我在这里给你放了一个测试链接,你可以自己看一下。

- 需要注意的是,这里正则写成了 ((?i)cat) \1,而不是((?i)(cat)) \1。也就是说,我们给修饰符和cat整体加了个括号,而原来 cat 部分的括号去掉了。如果 cat 保留原来的括号,即 ((?i)(cat)) \1,这样正则中就会有两个子组,虽然结果也是对的,但这其实没必要。在上一讲里我们已经讲解了相关的内容,如果忘记了你可以回去复习一下。

到这里,我们再进阶一下。如果用正则匹配,实现部分区分大小写,另一部分不区分大小写,这该如何操作呢?就比如说我现在想要,the cat 中的 the 不区分大小写,cat 区分大小写。

通过上面的学习,你应该能很快写出相应的正则,也就是 ((?i)the) cat。实现的效果如下:

我把部分区分大小写,部分不区分大小写的测试链接放在这里,你可以看一下。

有一点需要你注意一下,上面讲到的通过修饰符指定匹配模式的方式,在大部分编程语言中都是可以直接使用的,但在 JS 中我们需要使用 /regex/i 来指定匹配模式。在编程语言中通常会提供一些预定义的常量,来进行匹配模式的指定。比如 Python 中可以使用 re.IGNORECASE 或 re.I ,来传入正则函数中来表示不区分大小写。我下面给出了你一个示例,你可以看一下。

>>> import re
>>> re.findall(r"cat", "CAT Cat cat", re.IGNORECASE)
['CAT', 'Cat', 'cat']

到这里我简单总结一下不区分大小写模式的要点:

  1. 不区分大小写模式的指定方式,使用模式修饰符 (?i);
  2. 修饰符如果在括号内,作用范围是这个括号内的正则,而不是整个正则;
  3. 使用编程语言时可以使用预定义好的常量来指定匹配模式。

点号通配模式(Dot All)

在基础篇的第一讲里,我为你讲解了元字符相关的知识,你还记得英文的点(.)有什么用吗?它可以匹配上任何符号,但不能匹配换行。当我们需要匹配真正的“任意”符号的时候,可以使用 [\s\S] 或 [\d\D] 或 [\w\W] 等。

但是这么写不够简洁自然,所以正则中提供了一种模式,让英文的点(.)可以匹配上包括换行的任何字符。

这个模式就是点号通配模式,有很多地方把它称作单行匹配模式,但这么说容易造成误解,毕竟它与多行匹配模式没有联系,因此在课程中我们统一用更容易理解的“点号通配模式”。

单行的英文表示是 Single Line,单行模式对应的修饰符是 (?s),我还是选择用the cat来给你举一个点号通配模式的例子。如下图所示:

需要注意的是,JavaScript不支持此模式,那么我们就可以使用前面说的[\s\S]等方式替代。在Ruby中则是用Multiline,来表示点号通配模式(单行匹配模式),我猜测设计者的意图是把点(.)号理解成“能匹配多行”。

多行匹配模式(Multiline)

讲完了点号通配模式,我们再来看看多行匹配模式。通常情况下,^匹配整个字符串的开头,\( 匹配整个字符串的结尾。多行匹配模式改变的就是 `^` 和 \) 的匹配行为。

多行模式的作用在于,使 ^ 和 $ 能匹配上每行的开头或结尾,我们可以使用模式修饰符号 (?m) 来指定这个模式。

这个模式有什么用呢?在处理日志时,如果日志以时间开头,有一些日志打印了堆栈信息,占用了多行,我们就可以使用多行匹配模式,在日志中匹配到以时间开头的每一行日志。

值得一提的是,正则中还有 \A 和 \z(Python中是 \Z) 这两个元字符容易混淆,\A 仅匹配整个字符串的开始,\z 仅匹配整个字符串的结束,在多行匹配模式下,它们的匹配行为不会改变,如果只想匹配整个字符串,而不是匹配每一行,用这个更严谨一些。

注释模式(Comment)

在实际工作中,正则可能会很复杂,这就导致编写、阅读和维护正则都会很困难。我们在写代码的时候,通常会在一些关键的地方加上注释,让代码更易于理解。很多语言也支持在正则中添加注释,让正则更容易阅读和维护,这就是正则的注释模式。正则中注释模式是使用(?#comment) 来表示。

比如我们可以把单词重复出现一次的正则 (\w+) \1 写成下面这样,这样的话,就算不是很懂正则的人也可以通过注释看懂正则的意思。

(\w+)(?#word) \1(?#word repeat again)

在很多编程语言中也提供了x模式来书写正则,也可以起到注释的作用。我用Python3给你举了一个例子,你可以参考一下。

import re

regex = r'''(?mx)  # 使用多行模式和x模式
^          # 开头
(\d{4})    # 年
(\d{2})    # 月
$          # 结尾
'''

re.findall(regex, '202006\n202007')
# 输出结果 [('2020', '06'), ('2020', '07')]

需要注意的是在x模式下,所有的换行和空格都会被忽略。为了换行和空格的正确使用,我们可以通过把空格放入字符组中,或将空格转义来解决换行和空格的忽略问题。我下面给了你一个示例,你可以看看。

regex = r'''(?mx)
^          # 开头
(\d{4})    # 年
[ ]        # 空格
(\d{2})    # 月
$          # 结尾
'''

re.findall(regex, '2020 06\n2020 07')
# 输出结果 [('2020', '06'), ('2020', '07')]

总结

最后,我来给你总结一下,正则中常见的四种匹配模式,分别是:不区分大小写、点号通配模式、多行模式和注释模式。

  1. 不区分大小写模式,它可以让整个正则或正则中某一部分进行不区分大小写的匹配。
  2. 点号通配模式也叫单行匹配,改变的是点号的匹配行为,让其可以匹配任何字符,包括换行。
  3. 多行匹配说的是 ^ 和 $ 的匹配行为,让其可以匹配上每行的开头或结尾。
  4. 注释模式则可以在正则中添加注释,让正则变得更容易阅读和维护。

思考题

最后,我们来做一个小练习吧。HTML标签是不区分大小写的,比如我们要提取网页中的head 标签中的内容,用正则如何实现呢?

你可以动手试一试,用文本编辑器或你熟悉的编程语言来实现,经过不断练习你才能更好地掌握学习的内容。

今天的课程就结束了,希望可以帮助到你,也希望你在下方的留言区和我参与讨论。也欢迎把这篇文章分享给你的朋友或者同事,一起交流一下。