正则表达式入门课

开篇词丨学习正则,我们到底要学什么?

涂伟忠

高级研发工程师

你好,我是涂伟忠。从今天开始,我们就要一起来学习正则表达式了。

我相信,作为一名程序员或者准程序员,你肯定是知道正则表达式的。作为计算机领域最伟大的发明之一,正则表达式简单、强大,它可以极大地提高我们工作中的文本处理效率。现在,各大操作系统、编程语言、文本编辑器都已经支持正则表达式,甚至我还和极客时间的编辑开玩笑说,他们也应该好好学学正则这门手艺。

但是,当我去和朋友深入聊天的时候,才发现很多人是没有系统学习过正则表达式的,他们和我笑着说,这东西不难,我每次用的时候都是去 Google 搜一搜,然后复制过来改一改,效率特别高,我听完之后哭笑不得。

再后来,我和极客时间合作了一个关于正则表达式的每日一课课程,在课程的留言里,很多用户讲了他们的困惑,我总结了下,主要有4点:

  1. 学过正则,但觉得过于复杂,根本记不住;
  2. 在网上找到的正则和自己的需求有一点出入,看不懂,也不知道该怎么改;
  3. 不清楚正则的流派和支持情况,搞不懂为何自己写的正则没达到效果;
  4. 不清楚正则的工作原理,结果写出的正则或者从网上随便找来的正则出现了性能问题。

为什么会出现这些问题呢?我觉得是核心原因主要是以下几点:

  1. 没重视过正则,觉得没必要专门花时间学习,用的时候才发现“书到用时方恨少”;
  2. 没系统学习过正则,只简单地使用过部分功能,自然也就不清楚正则流派及工作原理等内容了;
  3. 没找到正确的方法去学习和记忆,导致学了之后很快就忘了。

所以,我打算通过一个课程,用尽可能通俗易懂的方式,系统化地给你梳理和讲解正则的知识点,希望可以帮助你解决上面这些问题,让正则这个强大的工具在你手上发挥出真正的威力。

但是呢,真要开始学正则,我想你的心头可能会五味杂陈,内心也是纠结万分。美国一位知名程序员杰米·加文斯基(Jamie Zawinski)说过一句话:

如果你有一个问题,你想到可以用正则来解决,那么你有两个问题了。

Some people, when confronted with a problem, think “I know, I’ll use regular expressions.” Now they have two problems.

这句话流传在程序员中间,给人一种感觉,就是正则是很难掌握和利用好的工具。也正因如此,很多程序员并不愿意去学正则表达式,心里可能是这么想的:我在工作中用到正则的时候并不多啊,要用的时候搜一下就好了啊,为什么还要专门花时间和精力学它呢?

但我觉得,真实的情况可能是这样的:不是工作中用不到,而是当你不熟悉一个技能的时候遇到问题时根本不会考虑它。比如我们要删除掉文本中的所有数字,不知道正则的话,你可能会想到从0到9这样一个个替换,操作10次,但如果知道正则,那么只需要替换一次就可以搞定这个问题。

正则是什么,能做什么?

说了这么多,到底什么是正则呢?它能做什么呢?

我们先来说概念。正则,就是正则表达式,英文是 Regular Expression,简称 RE。顾名思义,正则其实就是一种描述文本内容组成规律的表示方式

在编程语言中,正则常常用来简化文本处理的逻辑。在Linux命令中,它也可以帮助我们轻松地查找或编辑文件的内容,甚至实现整个文件夹中所有文件的内容替换,比如 grep、egrep、sed、awk、vim 等。另外,在各种文本编辑器中,比如 Atom,Sublime Text 或 VS Code 等,在查找或替换的时候也会使用到它。总之,正则是无处不在的,已经渗透到了日常工作的方方面面。

简单来说,正则是一个非常强大的文本处理工具,它的应用极其广泛。我们可以利用它来校验数据的有效性,比如用户输入的手机号是不是符合规则;也可以从文本中提取想要的内容,比如从网页中抽取数据;还可以用来做文本内容替换,从而得到我们想要的内容。

通过它的功能和分布的广泛你也能看出来,正则是一个非常值得花时间和精力好好学习的基本技能。之前你花几十分钟才能搞定的事情,可能用正则很快就搞定了;之前不能解决的问题,你系统地学习正则后,可能发现也能轻松解决了。

学习正则,我们到底要学什么?

那么问题来了,想要掌握正则,我们到底要学什么?我在课程中又是怎么安排这些内容的呢?

1.正则的基本知识

正则的很多基本知识其实并不难,只是难记。不过,记住一个东西并不是我们的最终目的,我们的目的是理解并且会用正则这个工具。

比如正则中的各种元字符,在课程中,我会讲有关元字符的记忆技巧,让你不再对元字符感到头疼。再比如各种模式和分组,它们可以在查找和替换时发挥强大的威力。

下面我用Python语言示例,从文本中找出连续出现的重复单词。我们可以看到,正则可以很方便地搞定这个需求。

>>> import re
>>> test_str = "the little cat cat in the hat hat."
>>> re.sub(r'(\w+) \1', r'\1', test_str)
'the little cat in the hat.'

但上面的示例在任何情况下都能很好地工作么?我们要不要考虑单词的边界?反向引用又有哪些要注意的点?所有这些问题都会在课程中一一进行讲解。

2.在常见的编辑器中使用正则的方法

我们经常需要从大段文本中抽取需要的内容,学会使用正则之后,不用写代码就可以完成类似的日常工作。举个例子,假如我们在Sublime Text 3 中使用正则,查找重复出现的单词,并且想把它替换成单个单词。

菜单中的 Find -> Replace,在查找栏中输入 (\w+) \1,在替换栏中输入子组的引用 \1 ,然后点击 Replace All 就可以完成替换工作了。这样,通过少量的正则,我们就完成了文本的处理工作了。是不是很方便呢?

3.正则中进阶的内容

除此之外,我还会在课程中讲一些更高阶的正则内容,这部分主要有正则中的断言(包括单词边界、行开始和结束、环视),三种主要流派的区别以及对应的软件实现,正则的工作机制和常见的优化方式等。

掌握这些内容可以让我们更好地理解正则, 也可以避过很多坑。比如,为什么在编程语言中能工作的正则,在Linux命令 grep 中就不能工作了呢?正则匹配的原理又是什么?如何写出性能更好的正则呢?

综合以上这三点,我希望你能掌握的是正则中一些重要的概念和功能,这是我们学习和使用正则的基础;然后是有关正则的记忆方法,通过合理的方式,事半功倍地达到学习效果,这是我们学习正则的利器;此外,我还会运用大量的示例让你了解正则在实际工作场景中的使用,只有与现实案例结合,我们的学习才不会脱节,这是我们学习正则的原则。

明确原则、打好基础、掌握利器,我相信你一定可以拿下正则这项技能,在工作中随心所用。学完后,你一定会觉得,手写正则原来也没有那么难。

话不多说,我们这就开始吧!

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