Регулярные выражения (regexp) — основы

Регулярные выражения (их еще называют regexp, или regex) — это механизм для поиска и замены текста. В строке, файле, нескольких файлах... Их используют разработчики в коде приложения, тестировщики в автотестах, да просто при работе в командной строке!

Чем это лучше простого поиска? Тем, что позволяет задать шаблон.

Например, на вход приходит дата рождения в формате ДД.ММ.ГГГГГ. Вам надо передать ее дальше, но уже в формате ГГГГ-ММ-ДД. Как это сделать с помощью простого поиска? Вы же не знаете заранее, какая именно дата будет.

А регулярное выражение позволяет задать шаблон «найди мне цифры в таком-то формате».

Для чего применяют регулярные выражения?

1. Удалить все файлы, начинающиеся на test (чистим за собой тестовые данные)

2. Найти все логи

3. grep-нуть логи

4. Найти все даты

5. ...

А еще для замены — например, чтобы изменить формат всех дат в файле. Если дата одна, можно изменить вручную. А если их 200, проще написать регулярку и подменить автоматически. Тем более что регулярные выражения поддерживаются даже простым блокнотом (в Notepad++ они точно есть).

В этой статье я расскажу о том, как применять регулярные выражения для поиска и замены. Разберем все основные варианты.

Содержание

1. Где пощупать

2. Поиск текста

3. Поиск любого символа

4. Поиск по набору символов

5. Перечисление вариантов

6. Метасимволы

7. Спецсимволы

8. Квантификаторы (количество повторений)

9. Позиция внутри строки

10. Использование ссылки назад

11. Просмотр вперед и назад

12. Замена

13. Статьи и книги по теме

14. Итого

1. Поиск текста

2. Поиск любого символа

3. Поиск по набору символов

4. Перечисление вариантов

5. Метасимволы

6. Спецсимволы

7. Квантификаторы (количество повторений)

8. Замена

9. Итого

Где пощупать

Любое регулярное выражение из статьи вы можете сразу пощупать. Так будет понятнее, о чем речь в статье — вставили пример из статьи, потом поигрались сами, делая шаг влево, шаг вправо. Где тренироваться:

1. Notepad++ (установить Search Mode → Regular expression)

2. Regex101 (мой фаворит в онлайн вариантах)

3. Myregexp

4. Regexr

Инструменты есть, теперь начнём

Поиск текста

Самый простой вариант регэкспа. Работает как простой поиск — ищет точно такую же строку, как вы ввели.

Текст: Море, море, океан

Regex: море

Найдет: Море, море, океан

Выделение курсивом не поможет моментально ухватить суть, что именно нашел regex, а выделить цветом в статье я не могу. Атрибут BACKGROUND-COLOR не сработал, поэтому я буду дублировать регулярки текстом (чтобы можно было скопировать себе) и рисунком, чтобы показать, что именно regex нашел:

Обратите внимание, нашлось именно «море», а не первое «Море». Регулярные выражения регистрозависимые!

Хотя, конечно, есть варианты. В JavaScript можно указать дополнительный флажок i, чтобы не учитывать регистр при поиске. В блокноте (notepad++) тоже есть галка «Match case». Но учтите, что это не функция по умолчанию. И всегда стоит проверить, регистрозависимая ваша реализация поиска, или нет.

А что будет, если у нас несколько вхождений искомого слова?

Текст: Море, море, море, океан

Regex: море

Найдет: Море, море, море, океан

По умолчанию большинство механизмов обработки регэкспа вернет только первое вхождение. В JavaScript есть флаг g (global), с ним можно получить массив, содержащий все вхождения.

А что, если у нас искомое слово не само по себе, это часть слова? Регулярное выражение найдет его:

Текст: Море, 55мореон, океан

Regex: море

Найдет: Море, 55мореон, океан

Это поведение по умолчанию. Для поиска это даже хорошо. Вот, допустим, я помню, что недавно в чате коллега рассказывала какую-то историю про интересный баг в игре. Что-то там связанное с кораблем... Но что именно? Уже не помню. Как найти?

Если поиск работает только по точному совпадению, мне придется перебирать все падежи для слова «корабль». А если он работает по включению, я просто не буду писать окончание, и все равно найду нужный текст:

Regex: корабл

Найдет:

На корабле

И тут корабль

У корабля

Это статический, заранее заданный текст. Но его можно найти и без регулярок. Регулярные выражения особенно хороши, когда мы не знаем точно, что мы ищем. Мы знаем часть слова, или шаблон.

Поиск любого символа

. — найдет любой символ (один).

Текст:

Аня

Ася

Оля

Аля

Валя

Regex: А.я

Результат:

Аня

Ася

Оля

Аля

Валя

Точка найдет вообще любой символ, включая цифры, спецсисимволы, даже пробелы. Так что кроме нормальных имен, мы найдем и такие значения:

А6я

А&я

А я

Учтите это при поиске! Точка очень удобный символ, но в то же время очень опасный — если используете ее, обязательно тестируйте получившееся регулярное выражение. Найдет ли оно то, что нужно? А лишнее не найдет?

Точку точка тоже найдет!

Regex: file.

Найдет:

file.txt

file1.txt

file2.xls

Но что, если нам надо найти именно точку? Скажем, мы хотим найти все файлы с расширением txt и пишем такой шаблон:

Regex: .txt

Результат:

file.txt

log.txt

file.png

1txt.doc

one_txt.jpg

Да, txt файлы мы нашли, но помимо них еще и «мусорные» значения, у которых слово «txt» идет в середине слова. Чтобы отсечь лишнее, мы можем использовать позицию внутри строки (о ней мы поговорим чуть дальше).

Но если мы хотим найти именно точку, то нужно ее заэкранировать — то есть добавить перед ней обратный слеш:

Regex: \.txt

Результат:

file.txt

log.txt

file.png

1txt.doc

one_txt.jpg

Также мы будем поступать со всеми спецсимволами. Хотим найти именно такой символ в тексте? Добавляем перед ним обратный слеш.

Правило поиска для точки:

. — любой символ

\. — точка

Поиск по набору символов

Допустим, мы хотим найти имена «Алла», «Анна» в списке. Можно попробовать поиск через точку, но кроме нормальных имен, вернется всякая фигня:

Regex: А..а

Результат:

Анна

Алла

аоикА74арплт

Аркан

А^&а

Абба

Если же мы хотим именно Анну да Аллу, вместо точки нужно использовать диапазон допустимых значений. Ставим квадратные скобки, а внутри них перечисляем нужные символы:

Regex: А[нл][нл]а

Результат:

Анна

Алла

аоикА74арплт

Аркан

А^&а

Абба

Вот теперь результат уже лучше! Да, нам все еще может вернуться «Анла», но такие ошибки исправим чуть позже.

Как работают квадратные скобки? Внутри них мы указываем набор допустимых символов. Это может быть перечисление нужных букв, или указание диапазона:

[нл] — только «н» и «л»

[а-я] — все русские буквы в нижнем регистре от «а» до «я» (кроме «ё»)

[А-Я]    — все заглавные русские буквы

[А-Яа-яЁё]  — все русские буквы

[a-z]  — латиница мелким шрифтом

[a-zA-Z]  — все английские буквы

[0-9]  — любая цифра

[В-Ю]   — буквы от «В» до «Ю» (да, диапазон — это не только от А до Я)

[А-ГО-Р]   — буквы от «А» до «Г» и от «О» до «Р»

Обратите внимание — если мы перечисляем возможные варианты, мы не ставим между ними разделителей! Ни пробел, ни запятую — ничего.

[абв] — только «а», «б» или «в»

[а б в] — «а», «б», «в», или пробел (что может привести к нежелательному результату)

[а, б, в] — «а», «б», «в», пробел или запятая

Единственный допустимый разделитель — это дефис. Если система видит дефис внутри квадратных скобок — значит, это диапазон:

• Символ до дефиса — начало диапазона

• Символ после — конец

Один символ! Не два или десять, а один! Учтете это, если захотите написать что-то типа [1-31]. Нет, это не диапазон от 1 до 31, эта запись читается так:

• Диапазон от 1 до 3

• И число 1

Здесь отсутствие разделителей играет злую шутку с нашим сознанием. Ведь кажется, что мы написали диапазон от 1 до 31! Но нет. Поэтому, если вы пишете регулярные выражения, очень важно их тестировать. Не зря же мы тестировщики! Проверьте то, что написали! Особенно, если с помощью регулярного выражения вы пытаетесь что-то удалить =)) Как бы не удалили лишнее...

Указание диапазона вместо точки помогает отсеять заведомо плохие данные:

Regex: А.я или А[а-я]я

Результат для обоих:

Аня

Ася

Оля

Аля

Результат для «А.я»:

А6я

А&я

А я

^ внутри [] означает исключение:

[^0-9]  — любой символ, кроме цифр

[^ёЁ]  — любой символ, кроме буквы «ё»

[^а-в8]  — любой символ, кроме букв «а», «б», «в» и цифры 8

Например, мы хотим найти все txt файлы, кроме разбитых на кусочки — заканчивающихся на цифру:

Regex: [^0-9]\.txt

Результат:

file.txt

log.txt

file_1.txt

1.txt

Так как квадратные скобки являются спецсимволами, то их нельзя найти в тексте без экранирования:

Regex: fruits[0]

Найдет: fruits0

Не найдет: fruits[0]

Это регулярное выражение говорит «найди мне текст «fruits», а потом число 0». Квадратные скобки не экранированы — значит, внутри будет набор допустимых символов.

Если мы хотим найти именно 0-левой элемент массива фруктов, надо записать так:

Regex: fruits\[0\]

Найдет: fruits[0]

Не найдет: fruits0

А если мы хотим найти все элементы массива фруктов, мы внутри экранированных квадратных скобок ставим неэкранированные!

Regex: fruits\[[0-9]\]

Найдет:

fruits[0] = “апельсин”;

fruits[1] = “яблоко”;

fruits[2] = “лимон”;

Не найдет:

cat[0] = “чеширский кот”;

Конечно, «читать» такое регулярное выражение становится немного тяжело, столько разных символов написано...

Без паники! Если вы видите сложное регулярное выражение, то просто разберите его по частям. Помните про основу эффективного тайм-менеджмента? Слона надо есть по частям.

Допустим, после отпуска накопилась гора писем. Смотришь на нее и сразу впадаешь в уныние:

— Ууууууу, я это за день не закончу!

Проблема в том, что груз задачи мешает работать. Мы ведь понимаем, что это надолго. А большую задачу делать не хочется... Поэтому мы ее откладываем, беремся за задачи поменьше. В итоге да, день прошел, а мы не успели закончить.

А если не тратить время на размышления «сколько времени это у меня займет», а сосредоточиться на конкретной задаче (в данном случае — первом письме из стопки, потом втором...), то не успеете оглянуться, как уже всё разгребли!

Разберем по частям регулярное выражение — fruits\[[0-9]\]

Сначала идет просто текст — «fruits».

Потом обратный слеш. Ага, он что-то экранирует.

Что именно? Квадратную скобку. Значит, это просто квадратная скобка в моем тексте — «fruits[»

Дальше снова квадратная скобка. Она не экранирована — значит, это набор допустимых значений. Ищем закрывающую квадратную скобку.

Нашли. Наш набор: [0-9]. То есть любое число. Но одно. Там не может быть 10, 11 или 325, потому что квадратные скобки без квантификатора (о них мы поговорим чуть позже) заменяют ровно один символ.

Пока получается: fruits[«любое однозназначное число»

Дальше снова обратный слеш. То есть следующий за ним спецсимвол будет просто символом в моем тексте.

А следующий символ — ]

Получается выражение: fruits[«любое однозназначное число»]

Наше выражение найдет значения массива фруктов! Не только нулевое, но и первое, и пятое... Вплоть до девятого:

Regex: fruits\[[0-9]\]

Найдет:

fruits[0] = “апельсин”;

fruits[1] = “яблоко”;

fruits[9] = “лимон”;

Не найдет:

fruits[10] = “банан”;

fruits[325] = “ абрикос ”;

Как найти вообще все значения массива, см дальше, в разделе «квантификаторы».

А пока давайте посмотрим, как с помощью диапазонов можно найти все даты.

Какой у даты шаблон? Мы рассмотрим ДД.ММ.ГГГГ:

• 2 цифры дня

• точка

• 2 цифры месяца

• точка

• 4 цифры года

Запишем в виде регулярного выражения: [0-9][0-9]\.[0-9][0-9]\.[0-9][0-9][0-9][0-9].

Напомню, что мы не можем записать диапазон [1-31]. Потому что это будет значить не «диапазон от 1 до 31», а «диапазон от 1 до 3, плюс число 1». Поэтому пишем шаблон для каждой цифры отдельно.

В принципе, такое выражение найдет нам даты среди другого текста. Но что, если с помощью регулярки мы проверяем введенную пользователем дату? Подойдет ли такой regexp?

Давайте его протестируем! Как насчет 8888 года или 99 месяца, а?

Regex: [0-9][0-9]\.[0-9][0-9]\.[0-9][0-9][0-9][0-9]

Найдет:

01.01.1999

05.08.2015

Тоже найдет:

08.08.8888

99.99.2000

Попробуем ограничить:

• День недели может быть максимум 31 — первая цифра [0-3]

• Максимальный месяц 12 — первая цифра [01]

• Год или 19.., или 20.. — первая цифра [12], а вторая [09]

Вот, уже лучше, явно плохие данные регулярка отсекла. Надо признать, она отсечет довольно много тестовых данных, ведь обычно, когда хотят именно сломать, то фигачат именно «9999» год или «99» месяц...

Однако если мы присмотримся внимательнее к регулярному выражению, то сможем найти в нем дыры:

Regex: [0-3][0-9]\.[0-1][0-9]\.[12][09][0-9][0-9]

Не найдет:

08.08.8888

99.99.2000

Но найдет:

33.01.2000

01.19.1999

05.06.2999

Мы не можем с помощью одного диапазона указать допустимые значения. Или мы потеряем 31 число, или пропустим 39. И если мы хотим сделать проверку даты, одних диапазонов будет мало. Нужна возможность перечислить варианты, о которой мы сейчас и поговорим.

Перечисление вариантов

Квадртатные скобки [] помогают перечислить варианты для одного символа. Если же мы хотим перечислить слова, то лучше использовать вертикальную черту — |.

Regex: Оля|Олечка|Котик

Найдет:

Оля

Олечка

Котик

Не найдет:

Оленька

Котенка

Можно использовать вертикальную черту и для одного символа. Можно даже внутри слова — тогда вариативную букву берем в круглые скобки

Regex: А(н|л)я

Найдет:

Аня

Аля

Круглые скобки обозначают группу символов. В этой группе у нас или буква «н», или буква «л». Зачем нужны скобки? Показать, где начинается и заканчивается группа. Иначе вертикальная черта применится ко всем символам — мы будем искать или «Ан», или «ля»:

Regex: Ан|ля

Найдет:

Аня

Аля

Оля

Малюля

А если мы хотим именно «Аня» или «Аля», то перечисление используем только для второго символа. Для этого берем его в скобки.

Эти 2 варианта вернут одно и то же:

• А(н|л)я

• А[нл]я

Но для замены одной буквы лучше использовать [], так как сравнение с символьным классом выполняется проще, чем обработка группы с проверкой на все её возможные модификаторы.

Давайте вернемся к задаче «проверить введенную пользователем дату с помощью регулярных выражений». Мы пробовали записать для дня диапазон [0-3][0-9], но он пропускает значения 33, 35, 39... Это нехорошо!

Тогда распишем ТЗ подробнее. Та-а-а-ак... Если первая цифра:

• 0 — вторая может от 1 до 9 (даты 00 быть не может)

• 1, 2 — вторая может от 0 до 9

• 3 — вторая только 0 или 1

Составим регулярные выражения на каждый пункт:

• 0[1-9]

• [12][0-9]

• 3[01]

А теперь осталось их соединить в одно выражение! Получаем: 0[1-9]|[12][0-9]|3[01]

По аналогии разбираем месяц и год. Но это остается вам для домашнего задания