进一步探究Python中的正则表达式
字符串是编程时涉及到的最多的一种数据结构，对字符串进行操作的需求几乎无处不在。比如判断一个字符串是否是合法的Email地址，虽然可以编程提取@前后的子串，再分别判断是否是单词和域名，但这样做不但麻烦，而且代码难以复用。
正则表达式是一种用来匹配字符串的强有力的武器。它的设计思想是用一种描述性的语言来给字符串定义一个规则，凡是符合规则的字符串，我们就认为它“匹配”了，否则，该字符串就是不合法的。
所以我们判断一个字符串是否是合法的Email的方法是：
- 创建一个匹配Email的正则表达式；
- 用该正则表达式去匹配用户的输入来判断是否合法。
因为正则表达式也是用字符串表示的，所以，我们要首先了解如何用字符来描述字符。
在正则表达式中，如果直接给出字符，就是精确匹配。用\\d可以匹配一个数字，\\w可以匹配一个字母或数字，所以：
- \’00\\d\’可以匹配\’007\’，但无法匹配\’00A\’；
- \’\\d\\d\\d\’可以匹配\’010\’；
- \’\\w\\w\\d\’可以匹配\’py3\’；
.可以匹配任意字符，所以：
\’py.\’可以匹配\’pyc\’、\’pyo\’、\’py!\’等等。
要匹配变长的字符，在正则表达式中，用*表示任意个字符（包括0个），用+表示至少一个字符，用?表示0个或1个字符，用{n}表示n个字符，用{n,m}表示n-m个字符：
来看一个复杂的例子：\\d{3}\\s+\\d{3,8}。
我们来从左到右解读一下：
- \\d{3}表示匹配3个数字，例如\’010\’；
- \\s可以匹配一个空格（也包括Tab等空白符），所以\\s+表示至少有一个空格，例如匹配\’ \’，\’ \’等；
- \\d{3,8}表示3-8个数字，例如\’1234567\’。
综合起来，上面的正则表达式可以匹配以任意个空格隔开的带区号的电话号码。
如果要匹配\’010-12345\’这样的号码呢？由于\’-\’是特殊字符，在正则表达式中，要用\’\\\’转义，所以，上面的正则是\\d{3}\\-\\d{3,8}。
但是，仍然无法匹配\’010 – 12345\’，因为带有空格。所以我们需要更复杂的匹配方式。
进阶
要做更精确地匹配，可以用[]表示范围，比如：
- [0-9a-zA-Z\\_]可以匹配一个数字、字母或者下划线；
- [0-9a-zA-Z\\_]+可以匹配至少由一个数字、字母或者下划线组成的字符串，比如\’a100\’，\’0_Z\’，\’Py3000\’等等；
- [a-zA-Z\\_][0-9a-zA-Z\\_]*可以匹配由字母或下划线开头，后接任意个由一个数字、字母或者下划线组成的字符串，也就是Python合法的变量；
- [a-zA-Z\\_][0-9a-zA-Z\\_]{0, 19}更精确地限制了变量的长度是1-20个字符（前面1个字符+后面最多19个字符）。
A|B可以匹配A或B，所以[P|p]ython可以匹配\’Python\’或者\’python\’。
^表示行的开头，^\\d表示必须以数字开头。
$表示行的结束，\\d$表示必须以数字结束。
你可能注意到了，py也可以匹配\’python\’，但是加上^py$就变成了整行匹配，就只能匹配\’py\’了。
re模块
有了准备知识，我们就可以在Python中使用正则表达式了。Python提供re模块，包含所有正则表达式的功能。由于Python的字符串本身也用\\转义，所以要特别注意：
s = \'ABC\\\\-001\' # Python的字符串 # 对应的正则表达式字符串变成： # \'ABC\\-001\'
因此我们强烈建议使用Python的r前缀，就不用考虑转义的问题了：
s = r\'ABC\\-001\' # Python的字符串 # 对应的正则表达式字符串不变： # \'ABC\\-001\'
先看看如何判断正则表达式是否匹配：
>>> import re
>>> re.match(r\'^\\d{3}\\-\\d{3,8}$\', \'010-12345\')
<_sre.SRE_Match object at 0x1026e18b8>
>>> re.match(r\'^\\d{3}\\-\\d{3,8}$\', \'010 12345\')
>>>
match()方法判断是否匹配，如果匹配成功，返回一个Match对象，否则返回None。常见的判断方法就是：
test = \'用户输入的字符串\' if re.match(r\'正则表达式\', test): print \'ok\' else: print \'failed\'
切分字符串
用正则表达式切分字符串比用固定的字符更灵活，请看正常的切分代码：
>>> \'a b c\'.split(\' \') [\'a\', \'b\', \'\', \'\', \'c\']
嗯，无法识别连续的空格，用正则表达式试试：
>>> re.split(r\'\\s+\', \'a b c\') [\'a\', \'b\', \'c\']
无论多少个空格都可以正常分割。加入,试试：
>>> re.split(r\'[\\s\\,]+\', \'a,b, c d\') [\'a\', \'b\', \'c\', \'d\']
再加入;试试：
>>> re.split(r\'[\\s\\,\\;]+\', \'a,b;; c d\') [\'a\', \'b\', \'c\', \'d\']
如果用户输入了一组标签，下次记得用正则表达式来把不规范的输入转化成正确的数组。
分组
除了简单地判断是否匹配之外，正则表达式还有提取子串的强大功能。用()表示的就是要提取的分组（Group）。比如：
^(\\d{3})-(\\d{3,8})$分别定义了两个组，可以直接从匹配的字符串中提取出区号和本地号码：
>>> m = re.match(r\'^(\\d{3})-(\\d{3,8})$\', \'010-12345\')
>>> m
<_sre.SRE_Match object at 0x1026fb3e8>
>>> m.group(0)
\'010-12345\'
>>> m.group(1)
\'010\'
>>> m.group(2)
\'12345\'
如果正则表达式中定义了组，就可以在Match对象上用group()方法提取出子串来。
注意到group(0)永远是原始字符串，group(1)、group(2)……表示第1、2、……个子串。
提取子串非常有用。来看一个更凶残的例子：
>>> t = \'19:05:30\' >>> m = re.match(r\'^(0[0-9]|1[0-9]|2[0-3]|[0-9])\\:(0[0-9]|1[0-9]|2[0-9]|3[0-9]|4[0-9]|5[0-9]|[0-9])\\:(0[0-9]|1[0-9]|2[0-9]|3[0-9]|4[0-9]|5[0-9]|[0-9])$\', t) >>> m.groups() (\'19\', \'05\', \'30\')
这个正则表达式可以直接识别合法的时间。但是有些时候，用正则表达式也无法做到完全验证，比如识别日期：
\'^(0[1-9]|1[0-2]|[0-9])-(0[1-9]|1[0-9]|2[0-9]|3[0-1]|[0-9])$\'
对于\’2-30\’，\’4-31\’这样的非法日期，用正则还是识别不了，或者说写出来非常困难，这时就需要程序配合识别了。
贪婪匹配
最后需要特别指出的是，正则匹配默认是贪婪匹配，也就是匹配尽可能多的字符。举例如下，匹配出数字后面的0：
>>> re.match(r\'^(\\d+)(0*)$\', \'102300\').groups() (\'102300\', \'\')
由于\\d+采用贪婪匹配，直接把后面的0全部匹配了，结果0*只能匹配空字符串了。
必须让\\d+采用非贪婪匹配（也就是尽可能少匹配），才能把后面的0匹配出来，加个?就可以让\\d+采用非贪婪匹配：
>>> re.match(r\'^(\\d+?)(0*)$\', \'102300\').groups() (\'1023\', \'00\')
编译
当我们在Python中使用正则表达式时，re模块内部会干两件事情：
- 编译正则表达式，如果正则表达式的字符串本身不合法，会报错；
- 用编译后的正则表达式去匹配字符串。
如果一个正则表达式要重复使用几千次，出于效率的考虑，我们可以预编译该正则表达式，接下来重复使用时就不需要编译这个步骤了，直接匹配：
>>> import re
# 编译:
>>> re_telephone = re.compile(r\'^(\\d{3})-(\\d{3,8})$\')
# 使用：
>>> re_telephone.match(\'010-12345\').groups()
(\'010\', \'12345\')
>>> re_telephone.match(\'010-8086\').groups()
(\'010\', \'8086\')
编译后生成Regular Expression对象，由于该对象自己包含了正则表达式，所以调用对应的方法时不用给出正则字符串。
小结
正则表达式非常强大，要在短短的一节里讲完是不可能的。要讲清楚正则的所有内容，可以写一本厚厚的书了。如果你经常遇到正则表达式的问题，你可能需要一本正则表达式的参考书。
请尝试写一个验证Email地址的正则表达式。版本一应该可以验证出类似的Email：
someone@gmail.com bill.gates@microsoft.com Try
版本二可以验证并提取出带名字的Email地址：
tom@voyager.org