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.NET正则表达式基础:简单表达式

最简单的正则表达式大家都已熟悉,即文字字符串。特定的字符串可通过文字本身加以描述;像 foo 这样的正则表达式模式可精确匹配输入的字符串 foo。在本例中,也将匹配如下输入:The foo d was quite tasty,如果希望精确匹配,这可能不是预期结果。

当然,使用正则表达式匹配等于它自身的精确字符串是没有价值的实现,不能体现正则表达式的真正作用。假如不查找 foo,而是查找以字母 f 开头的所有单词,或所有 3 个字母的单词,那该怎么办?目前,这超出了文字字符串的合理范围。我们需要更加深入地研究正则表达式。下面是一个文字表达式示例及一些匹配的输入。

模式

输入(匹配)

foo

foofood、foot、“There's evil afoot.”

限定符提供了一种简单方法,用于指定在模式中允许特定字符或字符集自身重复出现的次数。有 3 个非显式限定符:

  1. *,描述“出现 0 或多次”。

  2. +,描述“出现 1 或多次”。

  3. ?,描述“出现 0 或 1 次”。

限定符始终引用限定符前(左边)的模式,通常是单个字符,除非使用括号创建模式组。下面是一些模式示例及匹配的输入。

模式

输入(匹配)

fo*

foofoe、food、fooot、“forget it”、funny、 puffy

fo+

foofoe、food、foot、“forget it”

fo?

foo、foe、food、foot、“forget it”、funny、puffy

除了指定给定模式准确出现 0 或 1 次之外,? 字符还可强制模式或子模式匹配数目最少的字符(如果匹配输入字符串中的多个字符)。

除了非显式限定符(一般叫做限定符,但为区别于下一组,故称非显式限定符)之外,还有显式限定符。在模式出现次数方面,限定符的概念非常模糊。使用显式限定符则可准确指定数字、范围或数字集。显式限定符位于所应用的模式的后边,这一点与正则限定符一样。显式限定符使用花括号 {} 及其中的数字值表示模式出现次数的上下限。例如,x{5} 将准确匹配 5 个 x 字符 (xxxxx)。如果仅指定一个数字,则表示次数上限;如果数字后跟一个逗号,如 x{5,},表示匹配任何出现次数大于 4 的 x 字符。下面是一些模式示例及匹配的输入。

模式

输入(匹配)

ab{2}c

abbc、aaabbccc

ab{,2}c

acabcabbc、aabbcc

ab{2,3}c

abbcabbbc、aabbcc、aabbbcc

在正则表达式中,有一种意义特殊的构造,即元字符。目前已知的元字符有很多,如 *?+{} 字符。其他字符在正则表达式语言中都有特殊的含义。这些字符包括:$ ^ . [ ( | ) ] \

.(句点或点)元字符是最简单但最常用的一个字符。它可匹配任何单字符。如果要指定某些模式可包含任意组合的字符,使用句点非常有用,但一定要在特定长度范围内。此外,我们知道表达式将对包含在较长字符串中的所有模式进行匹配,假如只需要精确匹配模式,又该怎么办?这在验证方案中经常出现,例如,要确保用户输入的邮政编码或电话号码的格式正确。使用 ^ 元字符可指定字符串(或行)的开始,使用 $ 元字符可指定字符串(或行)的结束。通过将这些字符添加到模式的开始和结束处,可强制模式仅匹配精确匹配的输入字符串。如果 ^ 元字符用在方括号 [ ] 指定的字符类的开头,也有特殊的含义。具体内容见下。

\ (反斜杠)元字符既可根据特殊含义“转义”字符,也可指定预定义集合元字符的实例。同样,具体内容见下。为了在正则表达式中包括文字样式的元字符,必须使用反斜杠进行“转义”。例如,如果要匹配以“c:\”开始的字符串,可使用:^c:\\。注意,要使用 ^ 元字符指出字符串必须以此模式作为开始,然后用反斜杠元字符转义文字反斜杠。

|(管道)元字符用于交替指定,特别用于在模式中指定“此或彼”。例如,a|b 将匹配包含“a”或“b”的任何输入内容,这与字符类 [ab] 非常类似。

最后,括号 ( ) 用于给模式分组。它允许使用限定符让一个完整模式出现多次。为了便于阅读,或分开匹配特定的输入部分,可能允许分析或重新设置格式。

下面列出元字符的一些使用示例。

模式

输入(匹配)

.

abc123

.*

Abc, 123, 任意字符串, 无字符时也匹配

^c:\\

c:\windowsc:\\\\\c:\foo.txtc:\ 后跟任何其他内容

abc$

abc123abc abc 结束的任意字符串

(abc){2,3}

abcabcabcabcabc

字符类是正则表达式中的“迷你”语言,在方括号 [ ] 中定义。最简单的字符类只不过是括号中的一个字符表,如 [aeiou]。在表达式中使用字符类时,可在模式的此位置使用其中任何一个字符(但只能使用一个字符,除非使用了限定符)。请注意,不能使用字符类定义单词或模式,只能定义单个字符。

要指定任何数值数字,可以使用字符类 [0123456789]。但是,由于这样使用字符不大方便,所以要通过在括号中使用连字符 - 来定义字符的范围。连字符在字符类中有特殊的含义(不是在正则表达式中,因此,准确地说它不能叫正则表达式元字符),且仅在连字符不是第一个字符时,连字符才在字符类中有特殊含义。要使用连字符指定任何数值数字,可以使用 [0-9]。小写字母也一样,可以使用 [a-z],大写字母可以使用 [A-Z]。连字符定义的范围取决于使用的字符集。因此,字符在(例如)ASCII 或 Unicode 表中出现的顺序确定了在范围中包括的字符。如果需要在范围中包括连字符,将它指定为第一个字符。例如:[-.?] 将匹配 4 个字符中任何一个字符(注意,最后的字符是个空格)。另请注意,正则表达式元字符在字符类中不做特殊处理,所以这些元字符不需要转义。考虑到字符类是与其他正则表达式语言分开的一种语言,因此字符类有自己的规则和语法。

如果使用字符 ^ 作为字符类的第一个字符来否定此类,也可以匹配字符类成员以外的任何字符。因此,要匹配任何非元音字符,可以使用字符类 [^aAeEiIoOuU]。注意,如果要否定连字符,应将连字符作为字符类的第二个字符,如 [^-]。记住,^ 在字符类中的作用与它在正则表达式模式中的作用完全不同。

下面列出操作中使用的一些字符类。

模式

输入(匹配)

^b[aeiou]t$

Batbetbitbotbut

^[0-9]{5}$

11111, 12345, 99999

^c:\\

c:\windowsc:\\\\\c:\foo.txtc:\ 后跟任何其他内容

abc$

abc123abc abc 结束的任意字符串

(abc){2,3}

abcabcabcabcabc

^[^-][0-9]$

012、... (不匹配 -0、-1、 -2 等)

在 .NET Framework 的下一版中,代码名“Whidbey”作为一种新功能被添加到字符类中,称作字符类差 (character class subtraction)。它的主要作用是,允许从一个字符类中减去另一个字符类,可提供更可读的方式描述某些模式。它的语法类似 [a-z-[aeiou]],匹配所有的小写辅音字母。

.NET正则表达式基础:预定义的集合元字符

使用目前提供的工具可以完成很多工作。但是,要使用 [0-9] 表示模式中的每个数值数字,或(更糟)使用 [0 -9a -zA-Z]表示任何字母数字字符,还有一段相当漫长的过程。为了减轻处理这些常用但冗长模式的痛苦,事先定义了预定义元字符集合。正则表达式的不同实现定义了不同的预定义元字符集合,下面描述的预定义元字符集合在 .NET Framework 中得到 System.Text.RegularExpressions API 的支持。这些预定义元字符的标准语法是,在反斜杠 \ 后跟一个或多个字符。多数预定义元字符只有一个字符,它们的使用很容易,是冗长字符类的理想替代字符。以下是两个示例:\d 匹配所有数值数字,\w 匹配所有单词字符(字母数字加下划线)。例外情况是一些特定字符代码匹配,此时必须指定所匹配字符的地址,如 \u000D 将匹配 Unicode 回车符。下面列出一些最常用的字符类及其等效的元字符。

元字符

等效字符类

\a

匹配铃声(警报);\u0007

\b

匹配字符类外的字边界,它匹配退格字符,\u0008

\t

匹配制表符,\u0009

\r

匹配回车符,\u000D

\w

匹配垂直制表符,\u000B

\f

匹配换页符,\u000C

\n

匹配新行,\u000A

\e

匹配转义符,\u001B

\040

匹配 3 位 8 进制 ASCII 字符。\040 表示空格(十进制数 32)。

\x20

使用 2 位 16 进制数匹配 ASCII 字符。此例中,\x2- 表示空格。

\cC

匹配 ASCII 控制字符,此例中是 ctrl-C。

\u0020

使用 4 位 16 进制数匹配 Unicode 字符。此例中 \u0020 是空格。

\*

不代表预定义字符类的任意字符都只作为该字符本身对待。因此,\* 等同于 \x 2A(是文字 *,不是 * 元字符)。

\p{name}

匹配已命名字符类“name”中的任意字符。支持名称是 Unicode 组和块范围。例如,Ll、Nd、Z、IsGreek、IsBoxDrawing 和 Sc(货币)。

\p{name}

匹配已命名字符类“name”中不包括的文本。

\w

匹配任意单词字符。对于非 Unicode 和 ECMAScript 实现,这等同于 [a-zA-Z_0-9]。在 Unicode 类别中,这等同于 [\p{Ll}\p{Lu}\p{Lt}\p{Lo}\p{Nd}\p{Pc}]

\W

\w 的否定,等效于 ECMAScript 兼容集合 [^a-zA-Z_0-9] 或 Unicode 字符类别 [^\p{Ll}\p{Lu}\p{Lt}\p{Lo}\p{Nd}\p{Pc}]

\s

匹配任意空白区域字符。等效于 Unicode 字符类 [\f\n\r\t\v\x85\p{Z}]。如果使用 ECMAScript 选项指定 ECMAScript 兼容方式,\s 等效于 [ \f\n\r\t\v] (请注意前导空格)。

\S

匹配任意非空白区域字符。等效于 Unicode 字符类别 [^\f\n\r\t\v\x85\p{Z}]。如果使用 ECMAScript 选项指定 ECMAScript 兼容方式,\S 等效于 [^ \f\n\r\t\v] (请注意 ^ 后的空格)。

\d

匹配任意十进制数字。在 ECMAScript 方式下,等效于 Unicode 的 [\p{Nd}]、非 Unicode 的 [0-9]

\D

匹配任意非十进制数字。在 ECMAScript 方式下,等效于 Unicode 的 [\p{Nd}]、非 Unicode 的 [^0-9]

.NET正则表达式基础:表达式示例

很多人都喜欢通过示例学习,下面即提供一些表达式示例。

模式

说明

^\d{5}$

5 个数值数字,如美国邮政编码。

^(\d{5})|(\d{5}-\d{4}$

5 个数值数字或 5 个数字-短划线-4 个数字。匹配 5 位数字格式的美国邮政编码,或 5 位数字 + 4 位数字格式的美国邮政编码。

^(\d{5}(-\d{4})?$

与前一个相同,但更有效。使用 ? 可使模式中的 4 位数字成为可选部分,而不是要求分别比较不同的两个模式(通过另一种方式)。

^[+-]?\d+(\.\d+)?$

匹配任意有可选符号的实数。

^[+-]?\d*\.?\d*$

与上一个相同,但也匹配空字符串。

^(20|21|22|23|[01]\d)[0-5]\d$

匹配 24 小时制时间值。

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