正则表达式（regex)入门、元字符(特殊字符)学习与提高
作者：程默
什么是正则表达式呢？
正则表达式，又称正规表示法、常规表示法（英语：Regular Expression，在代码中常简写为regex、regexp或RE），它是计算机科学的一个概念。正则表达式使用单个字符串来描述、匹配一系列符合某个句法规则的字符串。几乎在各种计算机编程语言中都有用到。可以分为普通正则表达式、扩展正则表达式、高级正则表达式。普通正则表达式在linux shell中常用到，高级正则表达式语法规范，基本由perl演化而来。目前常见程序语言（php,perl,python,java,c#)都支持高级正则表达式。
我们为什么要学习正则表达式？
高级程序语言的正则表达式几乎都从perl语言发展而来，因此，语法几乎一致。你学好了，一门正则表达式语言。几乎在所有程序语言中就可以用到。就像，我知道sql语法，后端mysql,mssql几乎都通用。这个也是我们需要学好正则表达式一个原因，通用性。另外一个原因是：正则表达式强大的文本匹配功能。很多文本匹配处理，如果没有正则表达式，还真的很难做出来。如：从一段字符串，读出手机号格式，我们如果用字符串查找，需要做循环，需要写判断。估计耗费不少代码，开发时间。如果用正则表达式，就一行代码就可以了。匹配所有成对的：html标签，如果要做这个，我们发现非常复杂，要处理层次，要匹配标签。一般同人短短几个小时可能完成不了。如果用正则表达式，估计也就几分钟而已。
正则表达式字符串格式
既然我们知道正则表达式重要性，通用性。那么我们对常见格式可以了解下。一般正则表达式由：普通字符+特殊字符（元字符）一起组成的字符串。如：匹配“ab开头，后面紧跟数字字符串“ “ab\d+” 这其中ab就是普通字符，\d代表可以是0-9数字，+代表前面字符可以出现1次或以上。哈哈，看起来还真的很容易吧！
正则表达式无论是普通还是扩展还是高级正则表达式。不同之处，可能在特殊字符方面有些不同。很多特殊字符，可以组合，形成一套新匹配规则。这里就不说太深了。我们一般只要知道它的常见元字符。基本上常见正则表达式就可以写出来了。
以下是javascript 正则表达式常见的元字符：
| 字符 | 描述 |
|---|---|
| \ | 将下一个字符标记为一个特殊字符、或一个原义字符、或一个 后向引用、或一个八进制转义符。例如，'n' 匹配字符 "n"。'\n' 匹配一个换行符。序列 ‘\\' 匹配 "\" 而 "\(" 则匹配 "("。 |
| ^ | 匹配输入字符串的开始位置。如果设置了 RegExp 对象的 Multiline 属性，^ 也匹配 ‘\n' 或 ‘\r' 之后的位置。 |
| $ | 匹配输入字符串的结束位置。如果设置了RegExp 对象的 Multiline 属性，$ 也匹配 ‘\n' 或 ‘\r' 之前的位置。 |
| * | 匹配前面的子表达式零次或多次。例如，zo* 能匹配 "z" 以及 "zoo"。 * 等价于{0,}。 |
| + | 匹配前面的子表达式一次或多次。例如，'zo+' 能匹配 "zo" 以及 "zoo"，但不能匹配 "z"。+ 等价于 {1,}。 |
| ? | 匹配前面的子表达式零次或一次。例如，"do(es)?" 可以匹配 "do" 或 "does" 中的"do" 。? 等价于 {0,1}。 |
| {n} | n 是一个非负整数。匹配确定的 n 次。例如，'o{2}' 不能匹配 "Bob" 中的 ‘o'，但是能匹配 "food" 中的两个 o。 |
| {n,} | n 是一个非负整数。至少匹配n 次。例如，'o{2,}' 不能匹配 "Bob" 中的 ‘o'，但能匹配 "foooood" 中的所有 o。'o{1,}' 等价于 ‘o+'。'o{0,}' 则等价于 ‘o*'。 |
| {n,m} | m 和 n 均为非负整数，其中n <= m。最少匹配 n 次且最多匹配 m 次。刘， "o{1,3}" 将匹配 "fooooood" 中的前三个 o。'o{0,1}' 等价于 ‘o?'。请注意在逗号和两个数之间不能有空格。 |
| ? | 当该字符紧跟在任何一个其他限制符 (*, +, ?, {n}, {n,}, {n,m}) 后面时，匹配模式是非贪婪的。非贪婪模式尽可能少的匹配所搜索的字符串，而默认的贪婪模式则尽可能多的匹配所搜索的字符串。例如，对于字符串 "oooo"，'o+?' 将匹配单个 "o"，而 ‘o+' 将匹配所有 ‘o'。 |
| . | 匹配除 "\n" 之外的任何单个字符。要匹配包括 ‘\n' 在内的任何字符，请使用象 ‘[.\n]‘ 的模式。 |
| (pattern) | 匹配pattern 并获取这一匹配。所获取的匹配可以从产生的 Matches 集合得到，在VBScript 中使用 SubMatches 集合，在JScript 中则使用 $0…$9 属性。要匹配圆括号字符，请使用 ‘\(‘ 或 ‘\)'。 |
| (?:pattern) | 匹配 pattern 但不获取匹配结果，也就是说这是一个非获取匹配，不进行存储供以后使用。这在使用 "或" 字符 (|) 来组合一个模式的各个部分是很有用。例如， ‘industr(?:y|ies) 就是一个比 ‘industry|industries' 更简略的表达式。 |
| (?=pattern) | 正向预查，在任何匹配 pattern 的字符串开始处匹配查找字符串。这是一个非获取匹配，也就是说，该匹配不需要获取供以后使用。例如， ‘Windows (?=95|98|NT|2000)' 能匹配 "Windows 2000" 中的 "Windows" ，但不能匹配 "Windows 3.1" 中的 "Windows"。预查不消耗字符，也就是说，在一个匹配发生后，在最后一次匹配之后立即开始下一次匹配的搜索，而不是从包含预查的字符之后开始。 |
| (?!pattern) | 负向预查，在任何不匹配Negative lookahead matches the search string at any point where a string not matching pattern 的字符串开始处匹配查找字符串。这是一个非获取匹配，也就是说，该匹配不需要获取供以后使用。例如'Windows (?!95|98|NT|2000)' 能匹配 "Windows 3.1" 中的 "Windows"，但不能匹配 "Windows 2000" 中的 "Windows"。预查不消耗字符，也就是说，在一个匹配发生后，在最后一次匹配之后立即开始下一次匹配的搜索，而不是从包含预查的字符之后开始 |
| x|y | 匹配 x 或 y。例如，'z|food' 能匹配 "z" 或 "food"。'(z|f)ood' 则匹配 "zood" 或 "food"。 |
| [xyz] | 字符集合。匹配所包含的任意一个字符。例如， ‘[abc]‘ 可以匹配 "plain" 中的 ‘a'。 |
| [^xyz] | 负值字符集合。匹配未包含的任意字符。例如， ‘[^abc]‘ 可以匹配 "plain" 中的'p'。 |
| [a-z] | 字符范围。匹配指定范围内的任意字符。例如，'[a-z]‘ 可以匹配 ‘a' 到 ‘z' 范围内的任意小写字母字符。 |
| [^a-z] | 负值字符范围。匹配任何不在指定范围内的任意字符。例如，'[^a-z]‘ 可以匹配任何不在 ‘a' 到 ‘z' 范围内的任意字符。 |
| \b | 匹配一个单词边界，也就是指单词和空格间的位置。例如， ‘er\b' 可以匹配"never" 中的 ‘er'，但不能匹配 "verb" 中的 ‘er'。 |
| \B | 匹配非单词边界。'er\B' 能匹配 "verb" 中的 ‘er'，但不能匹配 "never" 中的 ‘er'。 |
| \cx | 匹配由x指明的控制字符。例如， \cM 匹配一个 Control-M 或回车符。 x 的值必须为 A-Z 或 a-z 之一。否则，将 c 视为一个原义的 ‘c' 字符。 |
| \d | 匹配一个数字字符。等价于 [0-9]。 |
| \D | 匹配一个非数字字符。等价于 [^0-9]。 |
| \f | 匹配一个换页符。等价于 \x0c 和 \cL。 |
| \n | 匹配一个换行符。等价于 \x0a 和 \cJ。 |
| \r | 匹配一个回车符。等价于 \x0d 和 \cM。 |
| \s | 匹配任何空白字符，包括空格、制表符、换页符等等。等价于 [ \f\n\r\t\v]。 |
| \S | 匹配任何非空白字符。等价于 [^ \f\n\r\t\v]。 |
| \t | 匹配一个制表符。等价于 \x09 和 \cI。 |
| \v | 匹配一个垂直制表符。等价于 \x0b 和 \cK。 |
| \w | 匹配包括下划线的任何单词字符。等价于'[A-Za-z0-9_]‘。 |
| \W | 匹配任何非单词字符。等价于 ‘[^A-Za-z0-9_]‘。 |
| \xn | 匹配 n，其中 n 为十六进制转义值。十六进制转义值必须为确定的两个数字长。例如， ‘\x41′ 匹配 "A"。'\x041′ 则等价于 ‘\x04′ & "1"。正则表达式中可以使用 ASCII 编码。. |
| \num | 匹配 num，其中 num 是一个正整数。对所获取的匹配的引用。例如，'(.)\1′ 匹配两个连续的相同字符。 |
| \n | 标识一个八进制转义值或一个后向引用。如果 \n 之前至少 n 个获取的子表达式，则 n 为后向引用。否则，如果 n 为八进制数字 (0-7)，则 n 为一个八进制转义值。 |
| \nm | 标识一个八进制转义值或一个后向引用。如果 \nm 之前至少有is preceded by at least nm 个获取得子表达式，则 nm 为后向引用。如果 \nm 之前至少有 n 个获取，则 n 为一个后跟文字 m 的后向引用。如果前面的条件都不满足，若 n 和 m均为八进制数字 (0-7)，则 \nm 将匹配八进制转义值 nm。 |
| \nml | 如果 n 为八进制数字 (0-3)，且 m 和 l 均为八进制数字 (0-7)，则匹配八进制转义值 nml。 |
| \un | 匹配 n，其中 n 是一个用四个十六进制数字表示的 Unicode 字符。例如， \u00A9 匹配版权符号 (?)。 |
从上面元字符里面，我们看到，很多元字符，实际上可以代表一组普通字符。因此，我们要匹配一些字符串，正则表达式往往会有很多种。如：匹配0-9数字，可以用[0-9],\d,[0123456789] ，这样3种都可以，条条大路通罗马，都是对的。那么那一种正则表达式更好呢，性能更高呢，匹配速度更快呢？通过10万次 循环匹配，发现几种几乎相差不大，\d速度比[0-9快，[0-9]比[0123456789]快。从正则表达式精简]程度方面，\d最简单。使用时候，我们尽量用代表字符集元字符去匹配。精简且速度快！
怎么样书写正则表达式呢？
我们写正则表达式，都是从分析匹配字符串特点开始，然后逐步补充其它元字符，普通字符。匹配从左到右。
例如：我们要匹配一个手机号码。
1. 分析字符串特点，手机号码是数字，并且是以1开头，11位长
2.可以写”1\d” 1开头，后面跟着数字 也可以是：1[0-9]
3.数字长度是11位 ，继续补充1\d{10} ，后面数字长11字符，也可以是：1[0-9]{10} ；{}里面数字，表示它左边字符可以重复出现次数
4.所有字符必须是11位，因此头尾直接必须满足条件，因此可以是：^1\d{10}$ 了。
例如：我们匹配QQ号码
1.分析QQ号码特点是，号码是 最少是5位数，首位字符非0，最大长度，目前到11位了
2.可以先定义首位字符，[1-9]\d 首位字符是1到9，后面是字符
3.后面字符个数在4到10位 [1-9]\d{4,10}
4.所有字符串必须都满足上面匹配，因为可以写成：^[1-9]\d{4,10}
例如：匹配IP地址
1.分析ip结构是，每节 0-255，中间用”.”分割，一共有4节
2.首先我们写第一个0-255 ，可以分解为0-9 一位数,10-99两位数,100-199三位数,200-249三位数第2节,250-255第四节
[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5] “|”表示或者，计算优先级最低，左右两边可以是多个元字符普通字符组合字符串为一个整体。
3.这样的字符，有三次重复，中间加”.” ，所以结果是：
[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5]\. ，因为是点字符是元字符，所有需要转义。这样是不是可以了呢，我们发现有问题，”|”优先级最低，这样会把最后\.字符表，组合为：“25[0-5] \.”了。因此，应该是前面几种情况，后面跟个”.”字符，正确是：([0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\. ，这样就达到要求了。我们会发现，实际上每家一个()字符，都一个子匹配，会在匹配结果里面出现()内容。这里我们加()目的是，让优先计算，因此不需要里面子匹配内容。我们可以加忽略子匹配内容字符：?: ，结果将变为：(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.
4.一段已经匹配到了，然后我们这样需要重复三次，我们可以直接重复上一个表达式3次：
方法一：(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.
方法二：把第一段作为分组，重复3次 ((?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.){3} ，然后同样忽略子匹配结果，可以变为：
(?:(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.){3} 哈哈，看到这个表达式是不是很晕了，其实一个长的表达式，都是从一点一点加上去的。这个利用到，重复次数，将结果简化不少了。
5.最后还有一段0-255匹配
(?:(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.){3}(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5]) ，也就是在后面加多一个0-255匹配即可，然后在上面再加上头尾限定符，变成了：^(?:(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.){3}(?:[0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9]{2}|2[0-4][0-9]|25[0-5])$
下面一个图，是读一段文字里面，所有IP个格式地址
其中(?=……)是正向匹配，搜索左边字符串，并且该字符串右边必须满足?=后面匹配成功的才匹配成功！
好了，写了这么些例子，发现一口气能从很简单正则表达式，匹配到这么长的表达式了。是不是感觉有些晕了，其实不奇怪，长的正则表达式都是从简单正则表达式得到。逐步加上去了。 欢迎讨论交流！