正规表示法(英文：Regular Expression)，在计算机科学中，是指一个用来描述或者匹配一系列符合某个句法规则的字元串的单个字元串。在很多文本编辑器或其他工具里，正则表达式通常被用来检索和/或替换那些符合某个模式的文本内容。许多程式语言都支持利用正则表达式进行字元串操作。例如，在Perl中就内建了一个功能强大的正则表达式引擎。正则表达式这个概念最初是由Unix中的工具软体(例如sed和grep)普及开的。「正规表示法」通常缩写成「regex」，单数有regexp、regex,复数有regexps、regexes、regexen.
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1 基本概念
2 历史
3 形式语言理论
4 表达式全集
5 范例
6 相关条目
7 外部连结
[编辑] 基本概念
一个正规表示法通常被称为一个模式 (pattern)，为用来描述或者匹配一系列符合某个句法规则的字元串。例如：Handel、Händel 和 Haendel 这三个字元串，都可以由 "H(a|ä|ae)ndel" 这个模式来描述。大部分正规表示法的形式都有如下的结构：
替换
|
竖直分隔符代表替换。例如"gray|grey"可以匹配grey或gray.
数量限定
某个字元後的数量限定符用来限定前面这个字元允许出现的个数。最常见的数量限定符包括「+」，「?」和「*」(不加数量限定则代表出现一次且仅出现一次)：
+
加号代表前面的字元必须至少出现一次。(1次，或多次)。例如，"goo+gle"可以匹配google,gooogle,goooogle等；
?
问号代表前面的字元最多只可以出现一次。(0次，或1次)。例如，"colou?r"可以匹配colour或者color;
*
星号代表前面的字元可以不出现，也可以出现一次或者多次。(0次，或1次，或多次)。例如，"0*42"可以匹配42,042,0042,00042等。
匹配
圆括号可以用来定义操作符的范围和优先度。例如，"gr(a|e)y"等价于"gray|grey","(grand)?father"匹配father和grandfather.
上述这些构造子都可以自由组合，因此，"H(ae?|ä)ndel"和"H(a|ae|ä)ndel"是相同的。
精确的语法可能因不同的工具或程序而异。
[编辑] 历史
最初的正规表示法出现于理论计算机科学的自动控制理论和形式语言理论中。在这些领域中有对计算(自动控制)的模型和对形式语言描述与分类的研究。1940年代，Warren McCulloch与Walter Pitts将神经系统中的神经元描述成小而简单的自动控制元。在1950年代，数学家史蒂芬·科尔·克莱尼利用称之为正则集合的数学符号来描述此模型。肯·汤普逊将此符号系统引入编辑器QED,然後是Unix上的编辑器ed,并最终引入grep.自此，正则表达式被广泛地使用於各种Unix或者类似Unix的工具，例如Perl.
Perl正规表示法源自於Henry Spencer写的regex,它已经演化成了pcre(Perl兼容正规表示法Perl Compatible Regular Expressions)，一个由Philip Hazel开发的，为很多现代工具所使用的库。
各计算机语言之间的正则表达式的整合目前开展的很差。未来的Perl6的子项目Apocalypse的设计中已考虑到了这点。
[编辑] 形式语言理论
正规表示法可以用形式语言理论的方式来表达。正规表示法由常量和算子组成，它们分别指示字元串的集合和在这些集合上的运算。给定有限字母表 Σ 定义了下列常量：
(「空集」) ? 指示集合 ?
(「空串」) ε 指示集合 {ε}
(「文字字元」) 在 Σ 中的 a 指示集合 {a}
定义了下列运算：
(「串接」) RS 指示集合 { αβ | α ∈ R ∧ β ∈ S }.例如 {"ab"|"c"}{"d"|"ef"} = {"abd", "abef", "cd", "cef"}.
(「选择」) R|S 指示 R 和 S 的并集。
(「Kleene星号」) R* 指示包含 ε 并且闭合在字元串串接下的 R 的最小超集。这是可以通过 R 中的零或多个字元串的串接得到所有字元串的集合。例如，{"ab", "c"}* = {ε， "ab", "c", "abab", "abc", "cab", "cc", "ababab", … }.
上述常量和算子形成了克莱尼代数。
很多课本使用对选择使用符号 ∪， + 或 ∨ 替代竖杠。
为了避免括号，假定 Kleene 星号有最高优先顺序，接着是串接，接着是并集。如果没有歧义则可以省略括号。例如，(ab)c 可以写为 abc 而 a|(b(c*)) 可以写为 a|bc*.
例子：
a|b* 指示 {ε， a, b, bb, bbb, …}.
(a|b)* 指示由包括空串、任意数目个 a 和 b 字元组成的所有字元串的集合。
ab*(c|ε) 指示开始於一个 a 接着零或多个 b 和最终可选的一个 c 的字元串的集合。
正规表示法的形式定义故意非常精简，避免定义多余的量词 ? 和 +,它们可以被表达为： a+ = aa* 和 a? = (a|ε)。有时增加补算子 ~ ;~R 指示在 Σ* 上的不在 R 中的所有字元串的集合。补算子是多余的，因为它使用其他算子来表达(尽管计算这种表示的过程是复杂的，而结果可能指数性的增大)。
这种意义上的正规表示法可以表达正则语言，精确的是可被有限状态自动机接受的语言类。但是在简洁性上有重要区别。某类正则语言只能用大小指数增长的自动机来描述，而要求的正规表示法的长度只线性的增长。正规表示法对应于乔姆斯基层级的类型-3文法。在另一方面，在正规表示法和不导致这种大小上的爆炸的非确定有限状态自动机(NFA)之间有简单的映射；为此 NFA 经常被用作正规表示法的替代表示。
我们还要在这种形式化中研究表达力。如下面例子所展示的，不同的正规表示法可以表达同样的语言： 这种形式化中存在着冗余。
有可能对两个给定正规表示法写一个演算法来判定它们所描述的语言是否本质上相等，简约每个表达式到极小确定有限自动机，确定它们是否同构(等价)。
这种冗余可以消减到什麽程度? 我们可以找到仍有完全表达力的正规表示法的有趣的子集吗? Kleene 星号和并集明显是需要的，但是我们或许可以限制它们的使用。这提出了一个令人惊奇的困难问题。因为正规表示法如此简单，没有办法在语法上把它重写成某种规范形式。过去公理化的缺乏导致了星号高度问题。最近 Dexter Kozen 用克莱尼代数公理化了正规表示法。
很多现实世界的「正规表示法」引擎实现了不能用正规表示法代数表达的特徵。
[编辑] 表达式全集
正规表示法有多种不同的风格。下表是在PCRE中元字元及其在正规表示法上下文中的行为的一个完整列表：
字元 描述
\ 将下一个字元标记为一个特殊字元、或一个原义字元、或一个向後引用、或一个八进位转义符。例如，「n」匹配字元「n」。「\n」匹配一个换行符。序列「\\」匹配「\」而「\(」则匹配「(」。
^ 匹配输入字元串的开始位置。如果设置了RegExp对象的Multiline属性，^也匹配「\n」或「\r」之後的位置。
$ 匹配输入字元串的结束位置。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。例如，「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。
? 当该字元紧跟在任何一个其他限制符(*,+,?,{n},{n,},{n,m})後面时，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元串，而默认的贪婪模式则尽可能多的匹配所搜索的字元串。例如，对於字元串「oooo」，「o+?」将匹配单个「o」，而「o+」将匹配所有「o」。
. 匹配除「\n」之外的任何单个字元。要匹配包括「\n」在内的任何字元，请使用像「[.\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。要匹配圆括号字元，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，不进行存储供以後使用。这在使用「或」字元(|)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的字元串开始处匹配查找字元串。这是一个非获取匹配，也就是说，该匹配不需要获取供以後使用。例如，「Windows(?=95|98|NT|2000)」能匹配「Windows2000」中的「Windows」，但不能匹配「Windows3.1」中的「Windows」。预查不消耗字元，也就是说，在一个匹配发生後，在最後一次匹配之後立即开始下一次匹配的搜索，而不是从包含预查的字元之後开始。
(?！pattern) 负向预查，在任何不匹配pattern的字元串开始处匹配查找字元串。这是一个非获取匹配，也就是说，该匹配不需要获取供以後使用。例如「Windows(?！95|98|NT|2000)」能匹配「Windows3.1」中的「Windows」，但不能匹配「Windows2000」中的「Windows」。预查不消耗字元，也就是说，在一个匹配发生後，在最後一次匹配之後立即开始下一次匹配的搜索，而不是从包含预查的字元之後开始
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元。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元。例如，「[^abc]」可以匹配「plain」中的「p」。
[a-z] 字元范围。匹配指定范围内的任意字元。例如，「[a-z]」可以匹配「a」到「z」范围内的任意小写字母字元。
[^a-z] 负值字元范围。匹配任何不在指定范围内的任意字元。例如，「[^a-z]」可以匹配任何不在「a」到「z」范围内的任意字元。
\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指明的控制字元。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」字元。
\d 匹配一个数字字元。等价于[0-9].
\D 匹配一个非数字字元。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 匹配任何空白字元，包括空格、制表符、换页符等等。等价于[\f\n\r\t\v].
\S 匹配任何非空白字元。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元。等价于「[A-Za-z0-9_]」。
\W 匹配任何非单词字元。等价于「[^A-Za-z0-9_]」。
\xn 匹配n,其中n为十六进位转义值。十六进位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元。
\n 标识一个八进位转义值或一个向後引用。如果\n之前至少n个获取的子表达式，则n为向後引用。否则，如果n为八进位数字(0-7)，则n为一个八进位转义值。
\nm 标识一个八进位转义值或一个向後引用。如果\nm之前至少有nm个获得子表达式，则nm为向後引用。如果\nm之前至少有n个获取，则n为一个後跟文字m的向後引用。如果前面的条件都不满足，若n和m均为八进位数字(0-7)，则\nm将匹配八进位转义值nm.
\nml 如果n为八进位数字(0-3)，且m和l均为八进位数字(0-7)，则匹配八进位转义值nml.
\un 匹配n,其中n是一个用四个十六进位数字表示的Unicode字元。例如，\u00A9匹配版权符号(©)。
[编辑] 范例
以下以PHP的语法所写的范例
验证字串是否只含数字与英文， 字串长度并在4~16个字元之间
<?php
$str = 'a1234';
if (ereg_match("^[a-zA-Z0-9]{4,16}$", $str)) {
echo "验证成功";
} else {
echo "验证失败";
}
?>
简易的台湾区的验证身份字号验证
<?php
$str = 'a1234';
if (ereg_match("^[A-Z]{1}[1-2]{1}[0-9]{8}$", $str)) {
echo "验证成功";
} else {
echo "验证失败";
}
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发表于 2008-10-8 07:57:41