一起学习正则表达式(二)量词与贪婪

思维导图

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本文出自 容华谢后的博客

往期回顾:

《一起学习正则表达式(一)那些让人头晕的元字符》

《一起学习正则表达式(二)量词与贪婪》

《一起学习正则表达式(三)分组与引用》

《一起学习正则表达式(四)常见的4种匹配模式》

《一起学习正则表达式(五)断言匹配》

《一起学习正则表达式(六)正则匹配原理》

《一起学习正则表达式(七)回溯陷阱》

0.写在前面

在上一篇文章中,我们学习了正则的一些基础元字符,相信大家都已经忘却的差不多了,可以点击上面的链接再温习下。

今天我们一起来学习下正则中量词的三种匹配模式,贪婪模式、非贪婪模式、独占模式,这些模式会改变正则中量词的匹配行为,是每次贪婪的匹配到更多呢,还是不贪婪见好就收呢,如果不了解这些,我们写出的正则很可能是错误的,甚至会引发严重的线上性能问题。

1.量词

本篇文章所讲的内容和量词关系比较密切,先回顾下:

量词

我们还可以用 {m,n} 的方式来表示 * + ? 这3种元字符:

元字符 同义表示方法 示例
* {0,} ab*
可以匹配
a 或者 abb
+ {1,} ab+
可以匹配
ab 或者 abb
但不能匹配 a
? {0,1} ab?
可以匹配 a 或者 ab
但不能匹配 abb

2.贪婪模式前传

在正则中,表示次数的量词默认是贪婪的,在贪婪模式下,会尽可能最大长度的去匹配目标字符串,我们用正则 a+a* 来匹配字符串 aaabb 测试一下。

2.1 使用 a+ 进行匹配

可以看到只匹配到了1个结果 aaa

a+匹配

对应的 Python 代码如下:

import re

print(re.findall(r'a+', 'aaabb'))

输出:['aaa']

2.2 使用 a* 进行匹配

可以看到匹配到了4个结果,其中还有3个是空字符串

a*匹配.png

对应的 Python 代码如下:

import re

print(re.findall(r'a*', 'aaabb'))

输出:['aaa', '', '', '']

为什么会匹配到空字符串呢?因为星号(*)代表匹配0到多次,匹配0次就是空字符串,那前面还有个 aaa 呢,为什么 aaa 之间的空字符串没有被匹配到?

这就引入到了我们今天要讲的,贪婪模式与非贪婪模式,从字面上很好理解,贪婪模式就是尽可能多的匹配,非贪婪模式就是尽可能少的匹配。

3.贪婪模式

一起来分析下上面正则 a* 的匹配过程:

字符串 a a a b b 空字符串
下标 0 1 2 3 4 5
匹配 开始 结束 说明 匹配内容
第一次 0 3 到第一个字母b发现不匹配,输出aaa aaa
第二次 3 3 匹配剩下的bb,发现匹配不上,输出空字符串 空字符串
第三次 4 4 匹配剩下的b,发现匹配不上,输出空字符串 空字符串
第四次 5 5 匹配剩下的空字符串,输出空字符串 空字符串

a* 在匹配字符串 aaabb 时,会尽可能多的把前面的 a 都匹配上,直到第一个字母 b 不满足要求为止,匹配上3个 a,后面每次匹配的都是空字符串。

看到这里,相信你已经对贪婪模式有了更深的印象,贪婪模式的特点就是尽可能进行最大长度匹配,就是有多少要多少,下面我们在一起来看下与它完全相反的匹配模式。

4.非贪婪模式

上面讲完了贪婪模式,贪婪模式是尽可能最大长度匹配,非贪婪模式就是尽可能最小长度匹配,在量词的后面加一个问号(?),就成了非贪婪模式,比如 a*?

非贪婪匹配

对应的 Python 代码如下:

import re

// 贪婪匹配
print(re.findall(r'a*', 'aaabb'))

输出:['aaa', '', '', '']

// 非贪婪匹配
print(re.findall(r'a*?', 'aaabb'))

输出:['', 'a', '', 'a', '', 'a', '', '', '']

学完了贪婪模式与非贪婪模式,你可能会问,我什么情况下会用到呢,下面举个栗子感受下:

贪婪匹配例子
非贪婪匹配例子

需求是查找一段字符串中,所有双引号括起来的内容,上面使用贪婪匹配与非贪婪匹配的对比,差别很明显对吧。

5.独占模式

不管是贪婪模式,还是非贪婪模式,匹配过程中都需要发生回溯才能完成想要的功能,但是在有一些场景,我们不需要回溯,匹配不上直接返回失败就可以了,因此正则匹配中还有另外一种模式,独占模式,它和贪婪模式很像,但匹配过程中不会发生回溯,在一些使用场景中性能会更好。

先来讲讲什么是回溯,再举个栗子,有一个正则表达式和目标字符串,我们分别看下在三种匹配模式下都发生了什么:

5.1 贪婪匹配过程

正则表达式:ab{1,3}c

目标字符串:abbc

在匹配时,b{1,3} 会尽可能长的去匹配目标字符串,匹配完 abb 之后,因为要尽可能长的匹配(3个 b),目标字符串中的c就会匹配不上,这个时候会发生向前回溯,吐出当前字符 c,用正则中的 c 去匹配,匹配成功。

贪婪匹配过程
import regex

print(regex.findall(r'ab{1,3}c', 'abbc'))

输出:['abbc']

5.2 非贪婪匹配过程

正则表达式:ab{1,3}?c

目标字符串:abbc

在匹配时,b{1,3} 会尽可能短的去匹配目标字符串,匹配完 ab 之后,会直接用正则 c 去匹配目标字符串剩下的 b,匹配不上,发生向前回溯,重新用正则 b{1,3} 匹配 目标字符串剩下的 b,然后正则 c 匹配 目标字符串剩下的 c,匹配成功。

非贪婪匹配过程
import regex

print(regex.findall(r'ab{1,3}?c', 'abbc'))

输出:['abbc']

5.3 独占匹配过程

在量词后面加上 + 就是独占模式。

正则表达式:ab{1,2}+bc

目标字符串:abbc

在匹配时,b{1,2} 会尽可能长的去匹配目标字符串,匹配完 abb 之后,会用正则 b 匹配目标字符串剩下的 c,匹配不上,不回溯,匹配失败。

独占匹配过程
import regex

print(regex.findall(r'ab{1,2}+bc', 'abbc'))

输出:[]

6.写在最后

最后在总结下上面讲到的内容:

思维导图

到这里,正则表达式的量词与贪婪就讲完了,如果有问题可以给我留言评论,谢谢。

正则表达式在线校验工具:https://regex101.com/

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