正則表示式量詞與貪婪的使用詳解
目錄
- 0.寫在前面
- 1.量詞
- 2.貪婪模式前傳
- 2.1 使用 a+ 進行匹配
- 2.2 使用 a* 進行匹配
- 3.貪婪模式
- 4.非貪婪模式
- 5.獨佔模式
- 5.1 貪婪匹配過程
- 5.2 非貪婪匹配過程
- 5.3 獨佔匹配過程
- 6.寫在最後
0.寫在前面
在上一篇文章中，我們學習了正則的一些基礎元字元，相信大家都已經忘卻的差不多了，可以點選上面的連結再溫習下。
今天我們一起來學習下正則中量詞的三種匹配模式，貪婪模式、非貪婪模式、獨佔模式，這些模式會改變正則中量詞的匹配行為，是每次貪婪的匹配到更多呢，還是不貪婪見好就收呢，如果不瞭解這些，我們寫出的正則很可能是錯誤的，甚至會引發嚴重的線上效能問題。
1.量詞
本篇文章所講的內容和量詞關係比較密切，先回顧下：
我們還可以用 {m,n} 的方式來表示 * + ? 這3種元字元：
| 元字元 | 同義表示方法 | 示例 |
|---|---|---|
| * | {0,} | ab* 可以匹配 a 或者 abb |
| + | {1,} | ab+ 可以匹配 ab 或者 abb |
| ? | {0,1} | ab? 可以匹配 a 或者 ab 但不能匹配 abb |
2.貪婪模式前傳
在正則中，表示次數的量詞預設是貪婪的，在貪婪模式下，會盡可能最大長度的去匹配目標字串，我們用正則 a+ 和 a* 來匹配字串 aaabb 測試一下。
2.1 使用 a+ 進行匹配
可以看到只匹配到了1個結果 aaa
對應的 程式碼如下：
import re print(re.findall(r'a+','aaabb')) 輸出：['aaa']
2.2 使用 a* 進行匹配
可以看到匹配到了4個結果，其中還有3個是空字串
對應的 Python 程式碼如下：
import re print(re.findall(r'a*','aaabb')) 輸出：['aaa','','']
為什麼會匹配到空字串呢？因為星號（*）代表匹配0到多次，匹配0次就是空字串，那前面還有個 aaa 呢，為什麼 aaa 之間的空字串沒有被匹配到？
這就引入到了我們今天要講的，貪婪模式www.cppcns.com與非貪婪模式，從字面上很好理解，貪婪模式就是儘可能多的匹配，非貪婪模式就是儘可能少的匹配。
3.貪婪模式
一起來分析下上面正則 a* 的匹配過程：
| 字串 | a | a | a | b | b | 空字串 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 下標 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 匹配 | 開始 | 結束 | 說明 | 匹配內容 |
|---|---|---|---|---|
| 第一次 | 0 | 3 | 到第一個字母b發現不匹配，輸出aaa | aaa |
| 第二次 | 3 | 3 | 匹配剩下的bb，發現匹配不上，輸出空字串 | 空字串 |
| 第三次 | 4 | 4 | 匹配剩下的b，發現匹配不上，輸出空字串 | 空字串 |
| 第四次 | 5 | 5 | 匹配剩下的空字串，輸出空字串 | 空字串 |
a* 在匹配字串 aaabb 時，會盡可能多的把前面的 a 都匹配上，直到第一個字母 b 不滿足要求為止，匹配上3個 a，後面每次匹配的都是空字串。
看到這裡，相信你已經對貪婪模式有了更深的印象，貪婪模式的特點就是儘可能進行最大長度匹配，就是有多少要多少，下面我們在一起來看下與它完全相反的匹配模式。
4.非貪婪模式
上面講完了貪婪模式，貪婪模式是儘可能最大長度匹配，非貪婪模式就是儘可能最小長度匹配，在量詞的後面加一個問號（?），就成了非貪婪模式，比如 a*?
對應的 Python 程式碼如下：
import re // 貪婪匹配 print(re.findall(r'a*',''] // 非貪婪匹配 print(re.findall(r'a*?','aaabb')) 輸出：['','a','']
學完了貪婪模式與非貪婪模式，你可能會問，我什麼情況下會用到呢，下面舉個栗子感受下：
需求是查詢一段字串中，所有雙引號括起來的內容，上面使用貪婪匹配與非貪婪匹配的對比，差別很明顯對吧。
5.獨佔模式
不管是貪婪模式，還是非貪婪模式，匹配過程中都需要發生回溯才能完成想要的功能，但www.cppcns.com是在有一些場景，我們不需要回溯，匹配不上直接返回失敗就可以了，因此正則匹配中還有另外一種模式，獨佔模式，它和貪婪模式很像，但匹配過程中不會發生回溯，在一些使用場景中效能會更好。
先來講講什麼是回溯，再舉個栗子，有一個正則表示式和目標字串,我們分別看下在三種匹配模式下都發生了什麼：
5.1 貪婪匹配過程
正則表示式：awww.cppcns.comb{1,3}c
目標字串：abbc
在匹配時，b{1,3} 會盡可能長的去匹配目標字串，匹配完 abb 之後，因為要儘可能長的匹配（3個 b），目標字串中的c就會匹配不上，這個時候會發生向前回溯，吐出當前字元 c，用正則中的 c 去匹配，匹配成功。
import regex
print(regex.findall(r'ab{1,3}c','abbc'))
輸出：['abbc']
5.2 非貪婪匹配過程
正則表示式：ab{1,3}?c
目標字串：abbc
在匹配時，b{1,3} 會盡可能短的去匹配目標字串，匹配完 ab 之後，會直接用正則 c 去匹配目標字串剩下的 b，匹配不上，發生向前回溯，重新用正則 b{1,3} 匹配 目標字串剩下的 b，然後正則 c 匹配 目標字串剩下的 c，匹配成功。
import regex
print(regex.findall(r'ab{1,3}?c','abbc'))
輸出：['abbc']
5.3 獨佔匹配過程
在量詞後面加上 + 就是獨佔模式。
正則表示式：ab{1,2}+bc
目標字串：abbc
在匹配時，b{1,2} 會盡可能長的去匹配目標字串，匹配完 abb 之後，會用正則 b 匹配目標字串剩下的 c，匹配不上，不回溯，匹配失敗。
import regex
print(regex.findall(r'ab{1,2}+bc','abbc'))http://www.cppcns.com
輸出：[]
6.寫在最後
最後在總結下上面講到的內容：
到這裡，正則表示式的量詞與貪婪就講完了，如果有問題可以給我留言評論，謝謝。
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