一文掌握python中正则表达式的各种使用

在Python爬虫中， 正则表达式（ Regular Expression，简称Regex）是一种强大的工具，用于从文本中提取、匹配和替换特定的字符串模式。正则表达式可以帮助我们从HTML、JSON等格式的文本中提取所需的数据。

1. 正则表达式基础

1.1 常用元字符

正则表达式由一系列字符和特殊符号组成，用于定义匹配模式。以下是一些常用的正则表达式元字符：

• . 匹配任意字符（除了换行符 \n）
• ^ 匹配字符串的开头
• $ 匹配字符串的结尾
• * 匹配前面的字符 0 次或多次
• + 匹配前面的字符 1 次或多次
• ? 匹配前面的字符 0 次或 1 次
• {n} 匹配前面的字符恰好 n 次
• {n,} 匹配前面的字符至少 n 次
• {n,m} 匹配前面的字符至少 n 次，至多 m 次
• \d 匹配数字（等价于 [0-9]）
• \D 匹配非数字（等价于 [^0-9]）
• \w 匹配字母、数字或下划线（等价于 [a-zA-Z0-9_]）
• \W 匹配非字母、数字或下划线
• \s 匹配空白字符（空格、制表符、换行符等）
• \S 匹配非空白字符
• [...] 匹配括号内的任意一个字符
• [^...] 匹配不在括号内的任意一个字符

1.2 基本用法

Python提供了re模块来支持正则表达式的操作。以下是re模块中常用的函数：

• re.search(pattern, string)：在字符串中搜索匹配正则表达式的第一个位置，返回一个匹配对象。如果没有匹配项，返回None。
• re.match(pattern, string)：从字符串的开头开始匹配正则表达式，返回一个匹配对象。如果没有匹配项，返回None。
• re.findall(pattern, string)：返回字符串中所有匹配正则表达式的子串，返回一个列表。
• re.sub(pattern, repl, string)：将字符串中所有匹配正则表达式的子串替换为repl，返回替换后的字符串。
• re.compile(pattern)：将正则表达式编译为一个正则表达式对象，可以重复使用。

Python 的 re 模块使用样例如下：

import re

# re.match()
result = re.match(r'hello', 'hello world')
if result:
    print("匹配成功:", result.group())  # 输出: 匹配成功: hello
else:
    print("匹配失败")

# re.search()
result = re.search(r'world', 'hello world')
if result:
    print("匹配成功:", result.group())  # 输出: 匹配成功: world
else:
    print("匹配失败")

# re.findall()
result = re.findall(r'\d+', '3 apples, 5 bananas, 10 cherries')
print(result)  # 输出: ['3', '5', '10']

#re.finditer()
matches = re.finditer(r'\d+', '3 apples, 5 bananas, 10 cherries')
for match in matches:
    print(match.group())  # 输出: 3, 5, 10

# re.sub()
text = '3 apples, 5 bananas, 10 cherries'
result = re.sub(r'\d+', 'X', text)
print(result)  # 输出: X apples, X bananas, X cherries

# re.split()
result = re.split(r'\s+', 'hello   world')
print(result)  # 输出: ['hello', 'world']

2. 正则表达式高级功能

2.1 分组捕获

使用 () 可以将匹配的内容分组，并通过 group() 方法获取。

import re

text = 'John: 30, Jane: 25'
result = re.search(r'(\w+): (\d+)', text)
if result:
    print("姓名:", result.group(1))  # 输出: 姓名: John
    print("年龄:", result.group(2))  # 输出: 年龄: 30

2.2 命名分组

可以为分组命名，方便后续引用。

import re

text = 'John: 30'
result = re.search(r'(?P<name>\w+): (?P<age>\d+)', text)
if result:
    print("姓名:", result.group('name'))  # 输出: 姓名: John
    print("年龄:", result.group('age'))  # 输出: 年龄: 30

2.3 非贪婪匹配

正则表达式默认是贪婪匹配，即尽可能多地匹配字符。例如，.*会匹配尽可能多的字符。可以使用.*?进行非贪婪匹配。

import re

text = '<div>content1</div><div>content2</div>'
result = re.findall(r'<div>(.*?)</div>', text)
print(result)  # 输出: ['content1', 'content2']

2.4 零宽断言

零宽断言用于指定匹配的位置，但不消耗字符。

• 正向先行断言：(?=…)，匹配后面是 … 的位置。
• 负向先行断言：(?!..)，匹配后面不是 … 的位置。
• 正向后行断言：(?<=…)，匹配前面是 … 的位置。
• 负向后行断言：(?<!..)，匹配前面不是 … 的位置。

import re

# 匹配后面是数字的字母
result = re.findall(r'\w+(?=\d)', 'apple3 banana5 cherry10')
print(result)  # 输出: ['apple', 'banana', 'cherry']

# 匹配前面是数字的字母
result = re.findall(r'(?<=\d)\w+', '3apple 5banana 10cherry')
print(result)  # 输出: ['apple', 'banana', 'cherry']

2.5 编译正则表达式

如果需要多次使用同一个正则表达式，可以将其编译为 re.Pattern 对象，以提高效率。

import re

pattern = re.compile(r'\d+')
result = pattern.findall('3 apples, 5 bananas, 10 cherries')
print(result)  # 输出: ['3', '5', '10']

2.6 转义字符

在正则表达式中，某些字符（如.、*、?等）具有特殊含义。如果要匹配这些字符本身，需要使用反斜杠\进行转义。例如，.匹配实际的.字符。

3. 常见应用场景

3.1 验证邮箱格式

import re

def validate_email(email):
    pattern = r'^[a-zA-Z0-9_.+-]+@[a-zA-Z0-9-]+\.[a-zA-Z0-9-.]+$'
    return re.match(pattern, email) is not None

print(validate_email('[e-mail]'))  # 输出: True
print(validate_email('invalid-email'))    # 输出: False

3.2 提取 URL

import re

text = 'Visit https://www.example.com or http://example.org'
urls = re.findall(r'https?://[^\s]+', text)
print(urls)  # 输出: ['https://www.example.com', 'http://example.org']

3.3 提取日期

import re

text = 'Today is 2023-10-05, and tomorrow is 2023-10-06.'
dates = re.findall(r'\d{4}-\d{2}-\d{2}', text)
print(dates)  # 输出: ['2023-10-05', '2023-10-06']

3.4 提取HTML中的链接

假设我们要从HTML中提取所有的链接，可以使用正则表达式来匹配标签中的href属性。

import re

html = """
<a href="https://www.example.com">Example</a>
<a href="https://www.google.com">Google</a>
<a href="https://www.python.org">Python</a>
"""

# 正则表达式匹配<a>标签中的href属性
pattern = r'<a href="(.*?)">'

# 使用re.findall提取所有匹配的链接
links = re.findall(pattern, html)

print(links)
# 输出：['https://www.example.com', 'https://www.google.com', 'https://www.python.org']

3.5 提取HTML中的图片链接

假设我们要从HTML中提取所有的图片链接，可以使用正则表达式来匹配标签中的src属性。

import re

html = """
<img src="https://www.example.com/image1.jpg" alt="Image 1">
<img src="https://www.google.com/logo.png" alt="Google Logo">
<img src="https://www.python.org/python.png" alt="Python Logo">
"""

# 正则表达式匹配<img>标签中的src属性
pattern = r'<img src="(.*?)"'

# 使用re.findall提取所有匹配的图片链接
image_links = re.findall(pattern, html)

print(image_links)
# 输出：['https://www.example.com/image1.jpg', 'https://www.google.com/logo.png', 'https://www.python.org/python.png']

3.6 提取JSON中的特定字段

假设我们有一个JSON字符串，想要提取其中的某个字段，可以使用正则表达式来匹配。

import re

json_data = '{"name": "Alice", "age": 25, "city": "New York"}'

# 正则表达式匹配"name"字段的值
pattern = r'"name": "(.*?)"'

# 使用re.search提取匹配的字段值
match = re.search(pattern, json_data)

if match:
    print(match.group(1))

4. 总结

正则表达式是处理文本的强大工具，Python 的 re 模块提供了丰富的功能来支持正则表达式的使用。通过掌握基础语法和高级功能，可以轻松应对各种文本处理任务。