Java教程 第18章 正則表達式

正則表達式定義了字符串的模式。

正則表達式可以用來搜索、編輯或處理文本。

正則表達式并不僅限于某一種語言,但是在每種語言中有細微的差別。

正則表達式實例

一個字符串其實就是一個簡單的正則表達式,例如 Hello World 正則表達式匹配 "Hello World" 字符串。

.(點號)也是一個正則表達式,它匹配任何一個字符如:"a" 或 "1"。

下表列出了一些正則表達式的實例及描述:

正則表達式 描述
this is text 匹配字符串 "this is text"
this\s+is\s+text 注意字符串中的 \s+。匹配單詞 "this" 后面的 \s+ 可以匹配多個空格,之后匹配 is 字符串,再之后 \s+ 匹配多個空格然后再跟上 text 字符串。可以匹配這個實例:this is text
^\d+(.\d+)? ^ 定義了以什么開始\d+ 匹配一個或多個數(shù)字? 設(shè)置括號內(nèi)的選項是可選的. 匹配 "."可以匹配的實例:"5", "1.5" 和 "2.21"。

Java 正則表達式和 Perl 的是最為相似的。

java.util.regex 包主要包括以下三個類:

  • Pattern 類:

    pattern 對象是一個正則表達式的編譯表示。Pattern 類沒有公共構(gòu)造方法。要創(chuàng)建一個 Pattern 對象,你必須首先調(diào)用其公共靜態(tài)編譯方法,它返回一個 Pattern 對象。該方法接受一個正則表達式作為它的第一個參數(shù)。

  • Matcher 類:

    Matcher 對象是對輸入字符串進行解釋和匹配操作的引擎。與Pattern 類一樣,Matcher 也沒有公共構(gòu)造方法。你需要調(diào)用 Pattern 對象的 matcher 方法來獲得一個 Matcher 對象。

  • PatternSyntaxException:

    PatternSyntaxException 是一個非強制異常類,它表示一個正則表達式模式中的語法錯誤。

以下實例中使用了正則表達式 .*runoob.* 用于查找字符串中是否包了 runoob 子串:

import java.util.regex.*;
 
class RegexExample1{
   public static void main(String[] args){
      String content = "I am noob " +
        "from runoob.com.";
 
      String pattern = ".*runoob.*";
 
      boolean isMatch = Pattern.matches(pattern, content);
      System.out.println("字符串中是否包含了 'runoob' 子字符串? " + isMatch);
   }
}

實例輸出結(jié)果為:

字符串中是否包含了 'runoob' 子字符串? true

捕獲組

捕獲組是把多個字符當一個單獨單元進行處理的方法,它通過對括號內(nèi)的字符分組來創(chuàng)建。

例如,正則表達式 (dog) 創(chuàng)建了單一分組,組里包含"d","o",和"g"。

捕獲組是通過從左至右計算其開括號來編號。例如,在表達式((A)(B(C))),有四個這樣的組:

  • ((A)(B(C)))
  • (A)
  • (B(C))
  • (C)

可以通過調(diào)用 matcher 對象的 groupCount 方法來查看表達式有多少個分組。groupCount 方法返回一個 int 值,表示matcher對象當前有多個捕獲組。

還有一個特殊的組(group(0)),它總是代表整個表達式。該組不包括在 groupCount 的返回值中。

實例

下面的例子說明如何從一個給定的字符串中找到數(shù)字串:

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
 
public class RegexMatches
{
    public static void main( String[] args ){
 
      // 按指定模式在字符串查找
      String line = "This order was placed for QT3000! OK?";
      String pattern = "(\\D*)(\\d+)(.*)";
 
      // 創(chuàng)建 Pattern 對象
      Pattern r = Pattern.compile(pattern);
 
      // 現(xiàn)在創(chuàng)建 matcher 對象
      Matcher m = r.matcher(line);
      if (m.find( )) {
         System.out.println("Found value: " + m.group(0) );
         System.out.println("Found value: " + m.group(1) );
         System.out.println("Found value: " + m.group(2) );
         System.out.println("Found value: " + m.group(3) ); 
      } else {
         System.out.println("NO MATCH");
      }
   }
}

以上實例編譯運行結(jié)果如下:

Found value: This order was placed for QT3000! OK?
Found value: This order was placed for QT
Found value: 3000
Found value: ! OK?

正則表達式語法

在其他語言中,\ 表示:我想要在正則表達式中插入一個普通的(字面上的)反斜杠,請不要給它任何特殊的意義。

在 Java 中,\ 表示:我要插入一個正則表達式的反斜線,所以其后的字符具有特殊的意義。

所以,在其他的語言中(如 Perl),一個反斜杠 ** 就足以具有轉(zhuǎn)義的作用,而在 Java 中正則表達式中則需要有兩個反斜杠才能被解析為其他語言中的轉(zhuǎn)義作用。也可以簡單的理解在 Java 的正則表達式中,兩個 \ 代表其他語言中的一個 **,這也就是為什么表示一位數(shù)字的正則表達式是 \d,而表示一個普通的反斜杠是 \。

System.out.print("\\");    // 輸出為 \
System.out.print("\\\\");  // 輸出為 \\
字符 說明
\ 將下一字符標記為特殊字符、文本、反向引用或八進制轉(zhuǎn)義符。例如, n匹配字符 n。\n 匹配換行符。序列 \\ 匹配 \\( 匹配 (。
^ 匹配輸入字符串開始的位置。如果設(shè)置了 RegExp 對象的 Multiline 屬性,^ 還會與"\n"或"\r"之后的位置匹配。
$ 匹配輸入字符串結(jié)尾的位置。如果設(shè)置了 RegExp 對象的 Multiline 屬性,$ 還會與"\n"或"\r"之前的位置匹配。
* 零次或多次匹配前面的字符或子表達式。例如,zo* 匹配"z"和"zoo"。* 等效于 {0,}。
+ 一次或多次匹配前面的字符或子表達式。例如,"zo+"與"zo"和"zoo"匹配,但與"z"不匹配。+ 等效于 {1,}。
? 零次或一次匹配前面的字符或子表達式。例如,"do(es)?"匹配"do"或"does"中的"do"。? 等效于 {0,1}。
{n} n 是非負整數(shù)。正好匹配 n 次。例如,"o{2}"與"Bob"中的"o"不匹配,但與"food"中的兩個"o"匹配。
{n,} n 是非負整數(shù)。至少匹配 n 次。例如,"o{2,}"不匹配"Bob"中的"o",而匹配"foooood"中的所有 o。"o{1,}"等效于"o+"。"o{0,}"等效于"o*"。
{n,m} mn 是非負整數(shù),其中 n <= m。匹配至少 n 次,至多 m 次。例如,"o{1,3}"匹配"fooooood"中的頭三個 o。'o{0,1}' 等效于 'o?'。注意:您不能將空格插入逗號和數(shù)字之間。
? 當此字符緊隨任何其他限定符(、+、?、{n}、{n,}、{n,m*})之后時,匹配模式是"非貪心的"。"非貪心的"模式匹配搜索到的、盡可能短的字符串,而默認的"貪心的"模式匹配搜索到的、盡可能長的字符串。例如,在字符串"oooo"中,"o+?"只匹配單個"o",而"o+"匹配所有"o"。
. 匹配除"\r\n"之外的任何單個字符。若要匹配包括"\r\n"在內(nèi)的任意字符,請使用諸如"[\s\S]"之類的模式。
(pattern) 匹配 pattern 并捕獲該匹配的子表達式??梢允褂?0…9 屬性從結(jié)果"匹配"集合中檢索捕獲的匹配。若要匹配括號字符 ( ),請使用"("或者")"。
(?:pattern) 匹配 pattern 但不捕獲該匹配的子表達式,即它是一個非捕獲匹配,不存儲供以后使用的匹配。這對于用"or"字符 (|) 組合模式部件的情況很有用。例如,'industr(?:y|ies) 是比 'industry|industries' 更經(jīng)濟的表達式。
(?=pattern) 執(zhí)行正向預(yù)測先行搜索的子表達式,該表達式匹配處于匹配 pattern 的字符串的起始點的字符串。它是一個非捕獲匹配,即不能捕獲供以后使用的匹配。例如,'Windows (?=95|98|NT|2000)' 匹配"Windows 2000"中的"Windows",但不匹配"Windows 3.1"中的"Windows"。預(yù)測先行不占用字符,即發(fā)生匹配后,下一匹配的搜索緊隨上一匹配之后,而不是在組成預(yù)測先行的字符后。
(?!pattern) 執(zhí)行反向預(yù)測先行搜索的子表達式,該表達式匹配不處于匹配 pattern 的字符串的起始點的搜索字符串。它是一個非捕獲匹配,即不能捕獲供以后使用的匹配。例如,'Windows (?!95|98|NT|2000)' 匹配"Windows 3.1"中的 "Windows",但不匹配"Windows 2000"中的"Windows"。預(yù)測先行不占用字符,即發(fā)生匹配后,下一匹配的搜索緊隨上一匹配之后,而不是在組成預(yù)測先行的字符后。
x|y 匹配 xy。例如,'z|food' 匹配"z"或"food"。'(z|f)ood' 匹配"zood"或"food"。
[xyz] 字符集。匹配包含的任一字符。例如,"[abc]"匹配"plain"中的"a"。
[^xyz] 反向字符集。匹配未包含的任何字符。例如,"[^abc]"匹配"plain"中"p","l","i","n"。
[a-z] 字符范圍。匹配指定范圍內(nèi)的任何字符。例如,"[a-z]"匹配"a"到"z"范圍內(nèi)的任何小寫字母。
[^a-z] 反向范圍字符。匹配不在指定的范圍內(nèi)的任何字符。例如,"[^a-z]"匹配任何不在"a"到"z"范圍內(nèi)的任何字符。
\b 匹配一個字邊界,即字與空格間的位置。例如,"er\b"匹配"never"中的"er",但不匹配"verb"中的"er"。
\B 非字邊界匹配。"er\B"匹配"verb"中的"er",但不匹配"never"中的"er"。
\cx 匹配 x 指示的控制字符。例如,\cM 匹配 Control-M 或回車符。x 的值必須在 A-Z 或 a-z 之間。如果不是這樣,則假定 c 就是"c"字符本身。
\d 數(shù)字字符匹配。等效于 [0-9]。
\D 非數(shù)字字符匹配。等效于 [^0-9]。
\f 換頁符匹配。等效于 \x0c 和 \cL。
\n 換行符匹配。等效于 \x0a 和 \cJ。
\r 匹配一個回車符。等效于 \x0d 和 \cM。
\s 匹配任何空白字符,包括空格、制表符、換頁符等。與 [ \f\n\r\t\v] 等效。
\S 匹配任何非空白字符。與 [^ \f\n\r\t\v] 等效。
\t 制表符匹配。與 \x09 和 \cI 等效。
\v 垂直制表符匹配。與 \x0b 和 \cK 等效。
\w 匹配任何字類字符,包括下劃線。與"[A-Za-z0-9_]"等效。
\W 與任何非單詞字符匹配。與"[^A-Za-z0-9_]"等效。
\xn 匹配 n,此處的 n 是一個十六進制轉(zhuǎn)義碼。十六進制轉(zhuǎn)義碼必須正好是兩位數(shù)長。例如,"\x41"匹配"A"。"\x041"與"\x04"&"1"等效。允許在正則表達式中使用 ASCII 代碼。
*num* 匹配 num,此處的 num 是一個正整數(shù)。到捕獲匹配的反向引用。例如,"(.)\1"匹配兩個連續(xù)的相同字符。
*n* 標識一個八進制轉(zhuǎn)義碼或反向引用。如果 *n* 前面至少有 n 個捕獲子表達式,那么 n 是反向引用。否則,如果 n 是八進制數(shù) (0-7),那么 n 是八進制轉(zhuǎn)義碼。
*nm* 標識一個八進制轉(zhuǎn)義碼或反向引用。如果 *nm* 前面至少有 nm 個捕獲子表達式,那么 nm 是反向引用。如果 *nm* 前面至少有 n 個捕獲,則 n 是反向引用,后面跟有字符 m。如果兩種前面的情況都不存在,則 *nm* 匹配八進制值 nm,其中 nm 是八進制數(shù)字 (0-7)。
\nml n 是八進制數(shù) (0-3),ml 是八進制數(shù) (0-7) 時,匹配八進制轉(zhuǎn)義碼 nml。
\un 匹配 n,其中 n 是以四位十六進制數(shù)表示的 Unicode 字符。例如,\u00A9 匹配版權(quán)符號 (?)。

根據(jù) Java Language Specification 的要求,Java 源代碼的字符串中的反斜線被解釋為 Unicode 轉(zhuǎn)義或其他字符轉(zhuǎn)義。因此必須在字符串字面值中使用兩個反斜線,表示正則表達式受到保護,不被 Java 字節(jié)碼編譯器解釋。例如,當解釋為正則表達式時,字符串字面值 "\b" 與單個退格字符匹配,而 "\b" 與單詞邊界匹配。字符串字面值 "(hello)" 是非法的,將導致編譯時錯誤;要與字符串 (hello) 匹配,必須使用字符串字面值 "\(hello\)"。


Matcher 類的方法

索引方法

索引方法提供了有用的索引值,精確表明輸入字符串中在哪能找到匹配:

序號 方法及說明
1 public int start() 返回以前匹配的初始索引。
2 public int start(int group) 返回在以前的匹配操作期間,由給定組所捕獲的子序列的初始索引
3 public int end() 返回最后匹配字符之后的偏移量。
4 public int end(int group) 返回在以前的匹配操作期間,由給定組所捕獲子序列的最后字符之后的偏移量。

查找方法

查找方法用來檢查輸入字符串并返回一個布爾值,表示是否找到該模式:

序號 方法及說明
1 public boolean lookingAt() 嘗試將從區(qū)域開頭開始的輸入序列與該模式匹配。
2 public boolean find() 嘗試查找與該模式匹配的輸入序列的下一個子序列。
3 public boolean find(int start****) 重置此匹配器,然后嘗試查找匹配該模式、從指定索引開始的輸入序列的下一個子序列。
4 public boolean matches() 嘗試將整個區(qū)域與模式匹配。

替換方法

替換方法是替換輸入字符串里文本的方法:

序號 方法及說明
1 public Matcher appendReplacement(StringBuffer sb, String replacement) 實現(xiàn)非終端添加和替換步驟。
2 public StringBuffer appendTail(StringBuffer sb) 實現(xiàn)終端添加和替換步驟。
3 public String replaceAll(String replacement) 替換模式與給定替換字符串相匹配的輸入序列的每個子序列。
4 public String replaceFirst(String replacement) 替換模式與給定替換字符串匹配的輸入序列的第一個子序列。
5 public static String quoteReplacement(String s) 返回指定字符串的字面替換字符串。這個方法返回一個字符串,就像傳遞給Matcher類的appendReplacement 方法一個字面字符串一樣工作。

start 和 end 方法

下面是一個對單詞 "cat" 出現(xiàn)在輸入字符串中出現(xiàn)次數(shù)進行計數(shù)的例子:

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
 
public class RegexMatches
{
    private static final String REGEX = "\\bcat\\b";
    private static final String INPUT =
                                    "cat cat cat cattie cat";
 
    public static void main( String[] args ){
       Pattern p = Pattern.compile(REGEX);
       Matcher m = p.matcher(INPUT); // 獲取 matcher 對象
       int count = 0;
 
       while(m.find()) {
         count++;
         System.out.println("Match number "+count);
         System.out.println("start(): "+m.start());
         System.out.println("end(): "+m.end());
      }
   }
}

以上實例編譯運行結(jié)果如下:

Match number 1
start(): 0
end(): 3
Match number 2
start(): 4
end(): 7
Match number 3
start(): 8
end(): 11
Match number 4
start(): 19
end(): 22

可以看到這個例子是使用單詞邊界,以確保字母 "c" "a" "t" 并非僅是一個較長的詞的子串。它也提供了一些關(guān)于輸入字符串中匹配發(fā)生位置的有用信息。

Start 方法返回在以前的匹配操作期間,由給定組所捕獲的子序列的初始索引,end 方法最后一個匹配字符的索引加 1。

matches 和 lookingAt 方法

matches 和 lookingAt 方法都用來嘗試匹配一個輸入序列模式。它們的不同是 matches 要求整個序列都匹配,而lookingAt 不要求。

lookingAt 方法雖然不需要整句都匹配,但是需要從第一個字符開始匹配。

這兩個方法經(jīng)常在輸入字符串的開始使用。

我們通過下面這個例子,來解釋這個功能:

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
 
public class RegexMatches
{
    private static final String REGEX = "foo";
    private static final String INPUT = "fooooooooooooooooo";
    private static final String INPUT2 = "ooooofoooooooooooo";
    private static Pattern pattern;
    private static Matcher matcher;
    private static Matcher matcher2;
 
    public static void main( String[] args ){
       pattern = Pattern.compile(REGEX);
       matcher = pattern.matcher(INPUT);
       matcher2 = pattern.matcher(INPUT2);
 
       System.out.println("Current REGEX is: "+REGEX);
       System.out.println("Current INPUT is: "+INPUT);
       System.out.println("Current INPUT2 is: "+INPUT2);
 
 
       System.out.println("lookingAt(): "+matcher.lookingAt());
       System.out.println("matches(): "+matcher.matches());
       System.out.println("lookingAt(): "+matcher2.lookingAt());
   }
}

以上實例編譯運行結(jié)果如下:

Current REGEX is: foo
Current INPUT is: fooooooooooooooooo
Current INPUT2 is: ooooofoooooooooooo
lookingAt(): true
matches(): false
lookingAt(): false

replaceFirst 和 replaceAll 方法

replaceFirst 和 replaceAll 方法用來替換匹配正則表達式的文本。不同的是,replaceFirst 替換首次匹配,replaceAll 替換所有匹配。

下面的例子來解釋這個功能:

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
 
public class RegexMatches
{
    private static String REGEX = "dog";
    private static String INPUT = "The dog says meow. " +
                                    "All dogs say meow.";
    private static String REPLACE = "cat";
 
    public static void main(String[] args) {
       Pattern p = Pattern.compile(REGEX);
       // get a matcher object
       Matcher m = p.matcher(INPUT); 
       INPUT = m.replaceAll(REPLACE);
       System.out.println(INPUT);
   }
}

以上實例編譯運行結(jié)果如下:

The cat says meow. All cats say meow.

appendReplacement 和 appendTail 方法

Matcher 類也提供了appendReplacement 和 appendTail 方法用于文本替換:

看下面的例子來解釋這個功能:

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
 
public class RegexMatches
{
   private static String REGEX = "a*b";
   private static String INPUT = "aabfooaabfooabfoobkkk";
   private static String REPLACE = "-";
   public static void main(String[] args) {
      Pattern p = Pattern.compile(REGEX);
      // 獲取 matcher 對象
      Matcher m = p.matcher(INPUT);
      StringBuffer sb = new StringBuffer();
      while(m.find()){
         m.appendReplacement(sb,REPLACE);
      }
      m.appendTail(sb);
      System.out.println(sb.toString());
   }
}

以上實例編譯運行結(jié)果如下:

-foo-foo-foo-kkk

PatternSyntaxException 類的方法

PatternSyntaxException 是一個非強制異常類,它指示一個正則表達式模式中的語法錯誤。

PatternSyntaxException 類提供了下面的方法來幫助我們查看發(fā)生了什么錯誤。

序號 方法及說明
1 public String getDescription() 獲取錯誤的描述。
2 public int getIndex() 獲取錯誤的索引。
3 public String getPattern() 獲取錯誤的正則表達式模式。
4 public String getMessage() 返回多行字符串,包含語法錯誤及其索引的描述、錯誤的正則表達式模式和模式中錯誤索引的可視化指示。
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