Как найти регулярное выражение для языка

5.3. Теорема Клини

Определение 5.3.1.
Назовем обобщенным конечным автоматом
аналог конечного автомата, где переходы помечены
не словами,
а регулярными выражениями. Метка пути
такого автомата —
произведение регулярных выражений на переходах данного пути.
Слово w допускается
обобщенным конечным автоматом,
если оно принадлежит языку, задаваемому
меткой некоторого успешного пути.

Замечание 5.3.2.
Каждый конечный автомат можно преобразовать
в обобщенный конечный автомат, допускающий те же слова.
Для этого достаточно заменить всюду в метках переходов
пустое слово на 1,
а каждое непустое слово — на произведение его букв.

Замечание 5.3.3.
Если к обобщенному конечному автомату добавить переход
с меткой 0,
то множество допускаемых этим автоматом слов не изменится.

Пример 5.3.4.
Пусть .
Обобщенный конечный автомат ,
где Q = {1,2,3}, I = {1,2}, F = {3},

допускает все слова в алфавите ,
кроме слов, содержащих подслово aa.

Теорема 5.3.5 (теорема Клини). Язык L является регулярным
тогда и только тогда, когда
он является автоматным.

Доказательство.
Пусть e — регулярное выражение.
Индукцией по построению e легко показать,
что задаваемый им язык является автоматным
(см. теорему 3.1.1).

Обратно, пусть язык L распознается некоторым
(недетерминированным) конечным автоматом
с одним начальным состоянием и одним заключительным состоянием.
Существует эквивалентный ему обобщенный конечный автомат ,
где .
Если есть несколько переходов с общим началом и общим концом
(такие переходы называются параллельными ),
заменим их на один переход,
используя операцию +.

Устраним по очереди все состояния, кроме q₁
и q₂.
При устранении состояния q
нужно для каждого перехода вида ,
где ,
и для каждого перехода вида ,
где ,
добавить переход ,
где регулярное выражение g —
метка перехода из q в q
(если нет перехода из q в q,
то надо добавить переход ),
и снова всюду заменить параллельные переходы на один переход,
используя операцию +.

После устранения всех состояний, кроме q₁ и q₂,
получится обобщенный конечный автомат ,
где

Очевидно, что .

Пример 5.3.6.
Рассмотрим язык, распознаваемый конечным автоматом

где
и

Тот же язык порождается
обобщенным конечным автоматом

где

После устранения состояния q₃
получается обобщенный конечный автомат

где

Можно упростить регулярные выражения и получить

После устранения состояния q₄
и упрощения регулярных выражений получается
обобщенный конечный автомат

где

Следовательно, язык L(M)
задается
регулярным выражением

Упростив это регулярное выражение, получим

Упражнение 5.3.7. Найти регулярное выражение
для языка, порождаемого грамматикой

Упражнение 5.3.8. Найти регулярное выражение для языка

Упражнение 5.3.9. Найти регулярное выражение для языка ,
где L₁ = (aaab+c+d)^*, L₂ = (a^*ba^*ba^*bc+d)^*, L₃ = ((a+b)^*c(a+b)^*cd)^*

Упражнение 5.3.10 Найти регулярное выражение для дополнения
языка (a+b)^*bbb(a+b)^* в алфавите {a,b}.

Упражнение 5.3.11 Найти регулярное выражение для дополнения
языка (ab+ba)^*(1+a+b) в алфавите {a,b}.

Упражнение 5.3.12 Найти регулярное выражение для дополнения
языка (a+b)^*(aab+abaa+abb)(a+b)^* в алфавите {a,b}.

Упражнение 5.3.13 Найти регулярное выражение для дополнения
языка (aa(ab)^*bb(ab)^*)^* в алфавите {a,b}.

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

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! Учтите 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

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 месяца 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

Квадратные 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 =)

Потом, когда распишем регулярки отдельно для дня, месяца и года, собираем все вместе:

(<день>).(<месяц>).(<год>)

Обратите внимание — каждую часть регулярного выражения мы берем в скобки. Зачем? Чтобы показать системе, где заканчивается выбор. Вот смотрите, допустим, что для месяца и года у нас осталось выражение:

[0-1][0-9].[12][09][0-9][0-9]

Подставим то, что написали для дня:

0[1-9]|[12][0-9]|3[01].[0-1][0-9].[12][09][0-9][0-9]

Как читается это выражение?

• ИЛИ   0[1-9]

• ИЛИ   [12][0-9]

• ИЛИ    3[01].[0-1][0-9].[12][09][0-9][0-9]

Видите проблему? Число «19» будет считаться корректной датой. Система не знает, что перебор вариантов | закончился на точке после дня. Чтобы она это поняла, нужно взять перебор в скобки. Как в математике, разделяем слагаемые.

Так что запомните — если перебор идет в середине слова, его надо взять в круглые скобки!

Regex: А(нн|лл|лин|нтонин)а

Найдет:

Анна

Алла

Алина

Антонина

Без скобок:

Regex: Анн|лл|лин|нтонина

Найдет:

Анна

Алла

Аннушка

Кукулинка

Итого, если мы хотим указать допустимые значения:

• Одного символа — используем []

• Нескольких символов или целого слова — используем |

Метасимволы

Если мы хотим найти число, то пишем диапазон [0-9].

Если букву, то [а-яА-ЯёЁa-zA-Z].

А есть ли другой способ?

Есть! В регулярных выражениях используются специальные метасимволы, которые заменяют собой конкретный диапазон значений:

Это самые распространенные символы, которые вы будете использовать чаще всего. Но давайте разберемся с колонкой «эквивалент». Для d все понятно — это просто некие числа. А что такое «пробельные символы»? В них входят:

Из них вы чаще всего будете использовать сам пробел и перевод строки — выражение «rn». Напишем текст в несколько строк:

Первая строка

Вторая строка

Для регулярного выражения это:

Первая строкаrnВторая строка

А вот что такое backspace в тексте? Как его можно увидеть вообще? Это же если написать символ и стереть его. В итоге символа нет! Неужели стирание хранится где-то в памяти? Но тогда это было бы ужасно, мы бы вообще ничего не смогли найти — откуда нам знать, сколько раз текст исправляли и в каких местах там теперь есть невидимый символ [b]?

Выдыхаем — этот символ не найдет все места исправления текста. Просто символ backspace — это ASCII символ, который может появляться в тексте (ASCII code 8, или 10 в octal). Вы можете «создать» его, написать в консоли браузера (там используется JavaScript):

console.log("abcbbdef");

Результат команды:

adef

Мы написали «abc», а потом стерли «b» и «с». В итоге пользователь в консоли их не видит, но они есть. Потому что мы прямо в коде прописали символ удаления текста. Не просто удалили текст, а прописали этот символ. Вот такой символ регулярное выражение  [b] и найдет.

См также:

What’s the use of the [b] backspace regex? — подробнее об этом символе

Но обычно, когда мы вводим s, мы имеем в виду пробел, табуляцию, или перенос строки.

Ок, с этими эквивалентами разобрались. А что значит [[:word:]]? Это один из способов заменить диапазон. Чтобы запомнить проще было, написали значения на английском, объединив символы в классы. Какие есть классы:

Теперь мы можем переписать регулярку для проверки даты, которая выберет лишь даты формата ДД.ММ.ГГГГГ, отсеяв при этом все остальное:

[0-9][0-9].[0-9][0-9].[0-9][0-9][0-9][0-9]

↓

dd.dd.dddd

Согласитесь, через метасимволы запись посимпатичнее будет =))

Спецсимволы

Большинство символов в регулярном выражении представляют сами себя за исключением специальных символов:

[ ] / ^ $ . | ? * + ( ) { }

Эти символы нужны, чтобы обозначить диапазон допустимых значений или границу фразы, указать количество повторений, или сделать что-то еще. В разных типах регулярных выражений этот набор различается (см «разновидности регулярных выражений»).

Если вы хотите найти один из этих символов внутри вашего текста, его надо экранировать символом (обратная косая черта).

Regex: 2^2 = 4

Найдет: 2^2 = 4

Можно экранировать целую последовательность символов, заключив её между Q и E (но не во всех разновидностях).

Regex: Q{кто тут?}E

Найдет: {кто тут?}

Квантификаторы (количество повторений)

Усложняем задачу. Есть некий текст, нам нужно вычленить оттуда все email-адреса. Например:

• test@mail.ru

• olga31@gmail.com

• pupsik_99@yandex.ru

Как составляется регулярное выражение? Нужно внимательно изучить данные, которые мы хотим получить на выходе, и составить по ним шаблон. В email два разделителя — собачка «@» и точка «.».

Запишем ТЗ для регулярного выражения:

• Буквы / цифры / _

• Потом @

• Снова буквы / цифры / _

• Точка

• Буквы

Так, до собачки у нас явно идет метасимвол «w», туда попадет и просто текст (test), и цифры (olga31), и подчеркивание (pupsik_99). Но есть проблема — мы не знаем, сколько таких символов будет. Это при поиске даты все ясно — 2 цифры, 2 цифры, 4 цифры. А тут может быть как 2, так и 22 символа.

И тут на помощь приходят квантификаторы — так называют специальные символы в регулярных выражениях, которые указывают количество повторений текста.

Символ «+» означает «одно или более повторений», это как раз то, что нам надо! Получаем: w+@

После собачки и снова идет w, и снова от одного повторения. Получаем: w+@w+.

После точки обычно идут именно символы, но для простоты можно снова написано w. И снова несколько символов ждем, не зная точно сколько. Итого получилось выражение, которое найдет нам email любой длины:

Regex: w+@w+.w+

Найдет:

test@mail.ru

olga31@gmail.com

pupsik_99_and_slonik_33_and_mikky_87_and_kotik_28@yandex.megatron

Какие есть квантификаторы, кроме знака «+»?

Символ * часто используют с точкой — когда нам неважно, какой идет текст до интересующей нас фразы, мы заменяем его на «.*» — любой символ ноль или более раз.

Regex: .*dd.dd.dddd.*

Найдет:

01.01.2000

Приходи на ДР 09.08.2015! Будет весело!

Но будьте осторожны! Если использовать «.*» повсеместно, можно получить много ложноположительных срабатываний:

Regex: .*@.*..*

Найдет:

test@mail.ru

olga31@gmail.com

pupsik_99@yandex.ru

Но также найдет:

@yandex.ru

test@.ru

test@mail.

Уж лучше w, и плюсик вместо звездочки.

А вот есть мы хотим найти все лог-файлы, которые нумеруются — log, log1, log2… log133, то * подойдет хорошо:

Regex: logd*.txt

Найдет:

log.txt

log1.txt

log2.txt

log3.txt

log33.txt

log133.txt

А знак вопроса (ноль или одно повторение) поможет нам найти людей с конкретной фамилией — причем всех, и мужчин, и женщин:

Regex: Назина?

Найдет:

Назин

Назина

Если мы хотим применить квантификатор к группе символов или нескольким словам, их нужно взять в скобки:

Regex: (Хихи)*(Хаха)*

Найдет:

ХихиХаха

ХихиХихиХихи

Хихи

Хаха

ХихиХихиХахаХахаХаха

(пустота — да, её такая регулярка тоже найдет)

Квантификаторы применяются к символу или группе в скобках, которые стоят перед ним.

А что, если мне нужно определенное количество повторений? Скажем, я хочу записать регулярное выражение для даты. Пока мы знаем только вариант «перечислить нужный метасимвол нужное количество раз» — dd.dd.dddd.

Ну ладно 2-4 раза повторение идет, а если 10? А если повторить надо фразу? Так и писать ее 10 раз? Не слишком удобно. А использовать * нельзя:

Regex: d*.d*.d*

Найдет:

.0.1999

05.08.20155555555555555

03444.025555.200077777777777777

Чтобы указать конкретное количество повторений, их надо записать внутри фигурных скобок:

Таким образом, для проверки даты можно использовать как перечисление d n раз, так и использование квантификатора:

dd.dd.dddd

d{2}.d{2}.d{4}

Обе записи будут валидны. Но вторая читается чуть проще — не надо самому считать повторения, просто смотрим на цифру.

Не забывайте — квантификатор применяется к последнему символу!

Regex: data{2}

Найдет: dataa

Не найдет: datadata

Или группе символов, если они взяты в круглые скобки:

Regex: (data){2}

Найдет: datadata

Не найдет: dataa

Так как фигурные скобки используются в качестве указания количества повторений, то, если вы ищете именно фигурную скобку в тексте, ее надо экранировать:

Regex: x{3}

Найдет: x{3}

Иногда квантификатор находит не совсем то, что нам нужно.

Regex: <.*>

Ожидание:

<req>
<query>Ан</query>
<gender>FEMALE</gender>

Реальность:

<req> <query>Ан</query> <gender>FEMALE</gender></req>

Мы хотим найти все теги HTML или XML по отдельности, а регулярное выражение возвращает целую строку, внутри которой есть несколько тегов.

Напомню, что в разных реализациях регулярные выражения могут работать немного по разному. Это одно из отличий — в некоторых реализациях квантификаторам соответствует максимально длинная строка из возможных. Такие квантификаторы называют жадными.

Если мы понимаем, что нашли не то, что хотели, можно пойти двумя путями:

1. Учитывать символы, не соответствующие желаемому образцу

2. Определить квантификатор как нежадный (ленивый, англ. lazy) — большинство реализаций позволяют это сделать, добавив после него знак вопроса.

Как учитывать символы? Для примера с тегами можно написать такое регулярное выражение:

<[^>]*>

Оно ищет открывающий тег, внутри которого все, что угодно, кроме закрывающегося тега «>», и только потом тег закрывается. Так мы не даем захватить лишнее. Но учтите, использование ленивых квантификаторов может повлечь за собой обратную проблему — когда выражению соответствует слишком короткая, в частности, пустая строка.

Есть еще и сверхжадная квантификация, также именуемая ревнивой. Но о ней почитайте в википедии =)

Позиция внутри строки

По умолчанию регулярные выражения ищут «по включению».

Regex: арка

Найдет:

арка

чарка

аркан

баварка

знахарка

Это не всегда то, что нам нужно. Иногда мы хотим найти конкретное слово.

Если мы ищем не одно слово, а некую строку, проблема решается в помощью пробелов:

Regex: Товар №d+ добавлен в корзину в dd:dd

Найдет: Товар №555 добавлен в корзину в 15:30

Не найдет: Товарный чек №555 добавлен в корзину в 15:30

Или так:

Regex: .* арка .*

Найдет: Триумфальная арка была…

Не найдет: Знахарка сегодня…

А что, если у нас не пробел рядом с искомым словом? Это может быть знак препинания: «И вот перед нами арка.», или «…арка:».

Если мы ищем конкретное слово, то можно использовать метасимвол b, обозначающий границу слова. Если поставить метасимвол с обоих концов слова, мы найдем именно это слово:

Regex: bаркаb

Найдет:

арка

Не найдет:

чарка

аркан

баварка

знахарка

Можно ограничить только спереди — «найди все слова, которые начинаются на такое-то значение»:

Regex: bарка

Найдет:

арка

аркан

Не найдет:

чарка

баварка

знахарка

Можно ограничить только сзади —  «найди все слова, которые заканчиваются на такое-то значение»:

Regex: аркаb

Найдет:

арка

чарка

баварка

знахарка

Не найдет:

аркан

Если использовать метасимвол B, он найдем нам НЕ-границу слова:

Regex: BакрB

Найдет:

закройка

Не найдет:

акр

акрил

Если мы хотим найти конкретную фразу, а не слово, то используем следующие спецсимволы:

^ — начало текста (строки)

$ — конец текста (строки)

Если использовать их, мы будем уверены, что в наш текст не закралось ничего лишнего:

Regex: ^Я нашел!$

Найдет:

Я нашел!

Не найдет:

Смотри! Я нашел!

Я нашел! Посмотри!

Итого метасимволы, обозначающие позицию строки:

Использование ссылки назад

Допустим, при тестировании приложения вы обнаружили забавный баг в тексте — дублирование предлога «на»: «Поздравляем! Вы прошли на на новый уровень». А потом решили проверить, есть ли в коде еще такие ошибки.

Разработчик предоставил файлик со всеми текстами. Как найти повторы? С помощью ссылки назад. Когда мы берем что-то в круглые скобки внутри регулярного выражения, мы создаем группу. Каждой группе присваивается номер, по которому к ней можно обратиться.

Regex: [ ]+(w+)[ ]+1

Текст: Поздравляем! Вы прошли на на новый уровень. Так что что улыбаемся и и машем.

Разберемся, что означает это регулярное выражение:

[ ]+ → один или несколько пробелов, так мы ограничиваем слово. В принципе, тут можно заменить на метасимвол b.

(w+) → любой буквенный или цифровой символ, или знак подчеркивания. Квантификатор «+» означает, что символ должен идти минимум один раз. А то, что мы взяли все это выражение в круглые скобки, говорит о том, что это группа. Зачем она нужна, мы пока не знаем, ведь рядом с ней нет квантификатора. Значит, не для повторения. Но в любом случае, найденный символ или слово — это группа 1.

[ ]+ → снова один или несколько пробелов.

1 → повторение группы 1. Это и есть ссылка назад. Так она записывается в JavaScript-е.

Важно: синтаксис ссылок назад очень зависит от реализации регулярных выражений.

Для чего еще нужна ссылка назад? Например, можно проверить верстку HTML, правильно ли ее составили? Верно ли, что открывающийся тег равен закрывающемуся?

Напишите выражение, которое найдет правильно написанные теги:

<h2>Заголовок 2-ого уровня</h2>
<h3>Заголовок 3-ого уровня</h3>

Но не найдет ошибки:

<h2>Заголовок 2-ого уровня</h3>

Просмотр вперед и назад

Еще может возникнуть необходимость найти какое-то место в тексте, но не включая найденное слово в выборку. Для этого мы «просматриваем» окружающий текст.

Замена

Важная функция регулярных выражений — не только найти текст, но и заменить его на другой текст! Простейший вариант замены — слово на слово:

RegEx: Ольга

Замена: Макар

Текст был: Привет, Ольга!

Текст стал: Привет, Макар!

Но что, если у нас в исходном тексте может быть любое имя? Вот что пользователь ввел, то и сохранилось. А нам надо на Макара теперь заменить. Как сделать такую замену? Через знак доллара. Давайте разберемся с ним подробнее.

Знак доллара в замене — обращение к группе в поиске. Ставим знак доллара и номер группы. Группа — это то, что мы взяли в круглые скобки. Нумерация у групп начинается с 1.

RegEx: (Оля) + Маша

Замена: $1

Текст был: Оля + Маша

Текст стал: Оля

Мы искали фразу «Оля + Маша» (круглые скобки не экранированы, значит, в искомом тексте их быть не должно, это просто группа). А замнили ее на первую группу — то, что написано в первых круглых скобках, то есть текст «Оля».

Это работает и когда искомый текст находится внутри другого:

RegEx: (Оля) + Маша

Замена: $1

Текст был: Привет, Оля + Маша!

Текст стал: Привет, Оля!

Можно каждую часть текста взять в круглые скобки, а потом варьировать и менять местами:

RegEx: (Оля) + (Маша)

Замена: $2 — $1

Текст был: Оля + Маша

Текст стал: Маша — Оля

Теперь вернемся к нашей задаче — есть строка приветствия «Привет, кто-то там!», где может быть написано любое имя (даже просто числа вместо имени). Мы это имя хотим заменить на «Макар».

Нам надо оставить текст вокруг имени, поэтому берем его в скобки в регулярном выражении, составляя группы. И переиспользуем в замене:

RegEx: ^(Привет, ).*(!)$

Замена: $1Макар$2

Текст был (или или):

Привет, Ольга!

Привет, 777!

Текст стал:

Привет, Макар!

Давайте разберемся, как работает это регулярное выражение.

^ — начало строки.

Дальше скобка. Она не экранирована — значит, это группа. Группа 1. Поищем для нее закрывающую скобку и посмотрим, что входит в эту группу. Внутри группы текст «Привет, »

После группы идет выражение «.*» — ноль или больше повторений чего угодно. То есть вообще любой текст. Или пустота, она в регулярку тоже входит.

Потом снова открывающаяся скобка. Она не экранирована — ага, значит, это вторая группа. Что внутри? Внутри простой текст — «!».

И потом символ $ — конец строки.

Посмотрим, что у нас в замене.

$1 — значение группы 1. То есть текст «Привет, ».

Макар — просто текст. Обратите внимание, что мы или включает пробел после запятой в группу 1, или ставим его в замене после «$1», иначе на выходе получим «Привет,Макар».

$2 — значение группы 2, то есть текст «!»

Вот и всё!

А что, если нам надо переформатировать даты? Есть даты в формате ДД.ММ.ГГГГ, а нам нужно поменять формат на ГГГГ-ММ-ДД.

Регулярное выражение для поиска у нас уже есть — «d{2}.d{2}.d{4}». Осталось понять, как написать замену. Посмотрим внимательно на ТЗ:

ДД.ММ.ГГГГ

↓

ГГГГ-ММ-ДД

По нему сразу понятно, что нам надо выделить три группы. Получается так: (d{2}).(d{2}).(d{4})

В результате у нас сначала идет год — это третья группа. Пишем: $3

Потом идет дефис, это просто текст: $3-

Потом идет месяц. Это вторая группа, то есть «$2». Получается: $3-$2

Потом снова дефис, просто текст: $3-$2-

И, наконец, день. Это первая группа, $1. Получается: $3-$2-$1

Вот и всё!

RegEx: (d{2}).(d{2}).(d{4})

Замена: $3-$2-$1

Текст был:

05.08.2015

01.01.1999

03.02.2000

Текст стал:

2015-08-05

1999-01-01

2000-02-03

Другой пример — я записываю в блокнот то, что успела сделать за цикл в 12 недель. Называется файлик «done», он очень мотивирует! Если просто вспоминать «что же я сделал?», вспоминается мало. А тут записал и любуешься списком.

Вот пример улучшалок по моему курсу для тестировщиков:

1. Сделала сообщения для бота — чтобы при выкладке новых тем писал их в чат

2. Фолкс — поправила статью «Расширенный поиск», убрала оттуда про пустой ввод при простом поиске, а то путал

3. Обновила кусочек про эффект золушки (переписывала под ютуб)

И таких набирается штук 10-25. За один цикл. А за год сколько? Ух! Вроде небольшие улучшения, а набирается прилично.

Так вот, когда цикл заканчивается, я пишу в блог о своих успехах. Чтобы вставить список в блог, мне надо удалить нумерацию — тогда я сделаю ее силами блоггера и это будет смотреться симпатичнее.

Удаляю с помощью регулярного выражения:

RegEx: d+. (.*)

Замена: $1

Текст был:

1. Раз

2. Два

Текст стал:

Раз

Два

Можно было бы и вручную. Но для списка больше 5 элементов это дико скучно и уныло. А так нажал одну кнопочку в блокноте — и готово!

Так что регулярные выражения могут помочь даже при написании статьи =)

Статьи и книги по теме

Книги

Регулярные выражения 10 минут на урок. Бен Форта — Очень рекомендую! Прям шикарная книга, где все просто, доступно, понятно. Стоит 100 рублей, а пользы море.

Статьи

Вики — https://ru.wikipedia.org/wiki/Регулярные_выражения. Да, именно ее вы будете читать чаще всего. Я сама не помню наизусть все метасимволы. Поэтому, когда использую регулярки, гуглю их, википедия всегда в топе результатов. А сама статья хорошая, с табличками удобными.

Регулярные выражения для новичков — https://tproger.ru/articles/regexp-for-beginners/

Итого

Регулярные выражения — очень полезная вещь для тестировщика. Применений у них много, даже если вы не автоматизатор и не спешите им стать:

1. Найти все нужные файлы в папке.

2. Grep-нуть логи — отсечь все лишнее и найти только ту информацию, которая вам сейчас интересна.

3. Проверить по базе, нет ли явно некорректных записей — не остались ли тестовые данные в продакшене? Не присылает ли смежная система какую-то фигню вместо нормальных данных?

4. Проверить данные чужой системы, если она выгружает их в файл.

5. Выверить файлик текстов для сайта — нет ли там дублирования слов?

6. Подправить текст для статьи.

7. …

Если вы знаете, что в коде вашей программы есть регулярное выражение, вы можете его протестировать. Вы также можете использовать регулярки внутри ваших автотестов. Хотя тут стоит быть осторожным.

Не забывайте о шутке: «У разработчика была одна проблема и он стал решать ее с помощью регулярных выражений. Теперь у него две проблемы». Бывает и так, безусловно. Как и с любым другим кодом.

Поэтому, если вы пишете регулярку, обязательно ее протестируйте! Особенно, если вы ее пишете в паре с командой rm (удаление файлов в linux). Сначала проверьте, правильно ли отрабатывает поиск, а потом уже удаляйте то, что нашли.

Регулярное выражение может не найти то, что вы ожидали. Или найти что-то лишнее. Особенно если у вас идет цепочка регулярок. Думаете, это так легко — правильно написать регулярку? Попробуйте тогда решить задачку от Егора или вот эти кроссворды =)

PS — больше полезных статей ищите в моем блоге по метке «полезное». А полезные видео — на моем youtube-канале

Готовые выражения для всех символов в заданной локали

Все ответы, где отдельно не указан источник, основаны на Useful ASCII Ranges. Этот ответ основан на ответе stribizhev на EN.SO.

Кроме первых двух, отсортировано по алфавиту.

Русский алфавит (wikipedia)

[а-яА-ЯёЁ] 

Вся латиница плюс акцентированные символы

(?![×÷])[A-Za-zÀ-ÿ]

Белорусский алфавит (wikipedia)

[ёа-зй-шы-яЁА-ЗЙ-ШЫІіЎў] 

Болгарский алфавит (является подмножеством русского) (wikipedia)

[а-ъьюяА-ЪЬЮЯ] 

Греческий и коптский алфавиты вместе: (wikipedia)

[u0370-u03FFu1F00-u1FFF]

Испанский алфавит

[a-zA-ZáéíñóúüÁÉÍÑÓÚÜ]

Итальянский алфавит

[a-zA-ZàèéìíîòóùúÀÈÉÌÍÎÒÓÙÚ]

Немецкий алфавит

[a-zA-ZäöüßÄÖÜẞ]

Норвежский алфавит (wikipedia)

[a-zA-ZæøåÆØÅ] 

Польский алфавит

[a-pr-uwy-zA-PR-UWY-ZąćęłńóśźżĄĆĘŁŃÓŚŹŻ]

В польском языке нет заглавных букв Q, V and X. Если нужен польский + латиница:

[a-zA-ZąćęłńóśźżĄĆĘŁŃÓŚŹŻ]

Румынский алфавит (wikipedia)

[a-zA-ZĂÂÎȘȚăâîșț] 

Сербский алфавит (кириллица) (wikipedia)

[А-ИК-ШЂЈ-ЋЏа-ик-шђј-ћџ]

Украинский (wikipedia)

Апостроф — тоже буква.

[а-щА-ЩЬьЮюЯяЇїІіЄєҐґ'] 

Французский алфавит

[a-zA-ZàâäôéèëêïîçùûüÿæœÀÂÄÔÉÈËÊÏΟÇÙÛÜÆŒ]

Шведский алфавит (wikipedia)

[a-zA-ZäöåÄÖÅ] 

Прежде всего, Даниэль прав, что ответ «все слова, которые содержат хотя бы один 1». Но как вы можете это доказать?

Дополнение к регулярному выражению легче всего построить с использованием конечного представления автоматизации. Смотрите следующее изображение:

В левом поле отображается DFA для 0*, Чтобы построить его дополнение, все, что вам нужно сделать, это сделать все неприемлемые состояния принимающими состояния и наоборот. Это сделано на правильном изображении.

Теперь вы на полпути, но теперь вам нужно построить регулярное выражение из него. Это наверняка объяснено в вашем учебнике или аналогичном, но если вы его не найдете, вот PDF-файл, описывающий алгоритм.

Используя предоставленный алгоритм с (A = состояние 1) и (F = состояние 2), вы получите:

R_11^0 = ɛ|0
R_12^0 = 1
R_21^0 = (empty set)
R_22^0 = ɛ|0|1

Переходя к R_ij^1, вы получите:

R_11^1 = (ɛ|0) | (ɛ|0)(ɛ|0)*(ɛ|0) = (ɛ|0)* = 0*
R_12^1 = 1 | (ɛ|0)(ɛ|0)*1 = 1 | 0+1 = 0*1
R_21^1 = (empty set) | (empty set)(ɛ|0)*(ɛ|0) = (empty set)
R_22^1 = (ɛ|0|1) | (empty set)(ɛ|0)*1 = (ɛ|0|1)

И последний этап:

R_11^2 = 0* | (0*1)(0|1)*(empty set) = 0*
R_12^2 = 0*1 | (0*1)(ɛ|0|1)*(ɛ|0|1) = (0*1)(0|1)* = 0*1(0|1)*   <------- !!! HERE !!!
R_21^2 = (empty set) | (ɛ|0|1)(ɛ|0|1)*(empty set) = (empty set)
R_22^2 = (ɛ|0|1) | (ɛ|0|1)(ɛ|0|1)*(ɛ|0|1) = (ɛ|0|1)

Теперь вы можете найти регулярное выражение, посмотрев на все результаты, которые имеют начальное состояние в качестве первого индекса и принимающее состояние в качестве последнего индекса. В нашем примере состояние 1 (A) является единственным начальным состоянием, а состояние 2 (F) является единственным принимающим состоянием, поэтому ваш результат R_12^2:

0*1(0|1)*

На простом английском это:

• Столько нулей, сколько хотите
• Один (!)
• И столько нулей или единиц, сколько вам нравится

Другими словами, это все слова, которые содержат хотя бы одно.

Что такое регулярные выражения?

Давайте разберёмся, что же собой представляют регулярные выражения. Если вам когда-нибудь приходилось работать с командной строкой, вы, вероятно, использовали маски имён файлов. Например, чтобы удалить все файлы в текущей директории, которые начинаются с буквы «d», можно написать rm d*.

Регулярные выражения представляют собой похожий, но гораздо более сильный инструмент для поиска строк, проверки их на соответствие какому-либо шаблону и другой подобной работы. Англоязычное название этого инструмента — Regular Expressions или просто RegExp. Строго говоря, регулярные выражения — специальный язык для описания шаблонов строк.

Реализация этого инструмента различается в разных языках программирования, хоть и не сильно. В данной статье мы будем ориентироваться в первую очередь на реализацию Perl Compatible Regular Expressions.

Основы синтаксиса

В первую очередь стоит заметить, что любая строка сама по себе является регулярным выражением. Так, выражению Хаха, очевидно, будет соответствовать строка «Хаха» и только она. Регулярки являются регистрозависимыми, поэтому строка «хаха» (с маленькой буквы) уже не будет соответствовать выражению выше.

Однако уже здесь следует быть аккуратным — как и любой язык, регекспы имеют спецсимволы, которые нужно экранировать. Вот их список: . ^ $ * + ? { } [ ] | ( ). Экранирование осуществляется обычным способом — добавлением перед спецсимволом.

Набор символов

Предположим, мы хотим найти в тексте все междометия, обозначающие смех. Просто Хаха нам не подойдёт — ведь под него не попадут «Хехе», «Хохо» и «Хихи». Да и проблему с регистром первой буквы нужно как-то решить.

Здесь нам на помощь придут наборы — вместо указания конкретного символа, мы можем записать целый список, и если в исследуемой строке на указанном месте будет стоять любой из перечисленных символов, строка будет считаться подходящей. Наборы записываются в квадратных скобках — паттерну [abcd] будет соответствовать любой из символов «a», «b», «c» или «d».

Внутри набора большая часть спецсимволов не нуждается в экранировании, однако использование перед ними не будет считаться ошибкой. По прежнему необходимо экранировать символы «» и «^», и, желательно, «]» (так, [][] обозначает любой из символов «]» или «[», тогда как [[]х] — исключительно последовательность «[х]»). Необычное на первый взгляд поведение регулярок с символом «]» на самом деле определяется известными правилами, но гораздо легче просто экранировать этот символ, чем их запоминать. Кроме этого, экранировать нужно символ «-», он используется для задания диапазонов (см. ниже).

Если сразу после [ записать символ ^, то набор приобретёт обратный смысл — подходящим будет считаться любой символ кроме указанных. Так, паттерну [^xyz] соответствует любой символ, кроме, собственно, «x», «y» или «z».

Итак, применяя данный инструмент к нашему случаю, если мы напишем [Хх][аоие]х[аоие], то каждая из строк «Хаха», «хехе», «хихи» и даже «Хохо» будут соответствовать шаблону.

Предопределённые классы символов

Для некоторых наборов, которые используются достаточно часто, существуют специальные шаблоны. Так, для описания любого пробельного символа (пробел, табуляция, перенос строки) используется s, для цифр — d, для символов латиницы, цифр и подчёркивания «_» — w.

Если необходимо описать вообще любой символ, для этого используется точка — .. Если указанные классы написать с заглавной буквы (S, D, W) то они поменяют свой смысл на противоположный — любой непробельный символ, любой символ, который не является цифрой, и любой символ кроме латиницы, цифр или подчёркивания соответственно.

Также с помощью регулярных выражений есть возможность проверить положение строки относительно остального текста. Выражение b обозначает границу слова, B — не границу слова, ^ — начало текста, а $ — конец. Так, по паттерну bJavab в строке «Java and JavaScript» найдутся первые 4 символа, а по паттерну bJavaB — символы c 10-го по 13-й (в составе слова «JavaScript»).

Комикс про регулярные выражения с xkcd.ru

Диапазоны

У вас может возникнуть необходимость обозначить набор, в который входят буквы, например, от «б» до «ф». Вместо того, чтобы писать [бвгдежзиклмнопрстуф] можно воспользоваться механизмом диапазонов и написать [б-ф]. Так, паттерну x[0-8A-F][0-8A-F] соответствует строка «xA6», но не соответствует «xb9» (во-первых, из-за того, что в диапазоне указаны только заглавные буквы, во-вторых, из-за того, что 9 не входит в промежуток 0-8).

Механизм диапазонов особенно актуален для русского языка, ведь для него нет конструкции, аналогичной w. Чтобы обозначить все буквы русского алфавита, можно использовать паттерн [а-яА-ЯёЁ]. Обратите внимание, что буква «ё» не включается в общий диапазон букв, и её нужно указывать отдельно.

Квантификаторы

Вернёмся к нашему примеру. Что, если в «смеющемся» междометии будет больше одной гласной между буквами «х», например «Хаахаааа»? Наша старая регулярка уже не сможет нам помочь. Здесь нам придётся воспользоваться квантификаторами.

Примеры использования квантификаторов в регулярных выражениях

Обратите внимание, что квантификатор применяется только к символу, который стоит перед ним.

Некоторые часто используемые конструкции получили в языке RegEx специальные обозначения:

Спецобозначения квантификаторов в регулярных выражениях.

Таким образом, с помощью квантификаторов мы можем улучшить наш шаблон для междометий до [Хх][аоеи]+х[аоеи]*, и он сможет распознавать строки «Хааха», «хееееех» и «Хихии».

Ленивая квантификация

Предположим, перед нами стоит задача — найти все HTML-теги в строке

<p><b>Tproger</b> — мой <i>любимый</i> сайт о программировании!</p>

Очевидное решение <.*> здесь не сработает — оно найдёт всю строку целиком, т.к. она начинается с тега абзаца и им же заканчивается. То есть содержимым тега будет считаться строка

p><b>Tproger</b> — мой <i>любимый</i> сайт о программировании!</p

Это происходит из-за того, что по умолчанию квантификатор работают по т.н. жадному алгоритму — старается вернуть как можно более длинную строку, соответствующую условию. Решить проблему можно двумя способами. Первый — использовать выражение <[^>]*>, которое запретит считать содержимым тега правую угловую скобку. Второй — объявить квантификатор не жадным, а ленивым. Делается это с помощью добавления справа к квантификатору символа ?. Т.е. для поиска всех тегов выражение обратится в <.*?>.

Ревнивая квантификация

Иногда для увеличения скорости поиска (особенно в тех случаях, когда строка не соответствует регулярному выражению) можно использовать запрет алгоритму возвращаться к предыдущим шагам поиска для того, чтобы найти возможные соответствия для оставшейся части RegExp. Это называется ревнивой квантификацией. Квантификатор делается ревнивым с помощью добавления к нему справа символа +. Ещё одно применение ревнивой квантификации — исключение нежелательных совпадений. Так, паттерну ab*+a в строке «ababa» будут соответствовать только первые три символа, но не символы с третьего по пятый, т.к. символ «a», который стоит на третьей позиции, уже был использован для первого результата.

Чуть больше о жадном, сверхжадном и ленивом режимах квантификации вы сможете узнать из статьи о регулярных выражениях в Java.

Скобочные группы

Для нашего шаблона «смеющегося» междометия осталась самая малость — учесть, что буква «х» может встречаться более одного раза, например, «Хахахахааахахооо», а может и вовсе заканчиваться на букве «х». Вероятно, здесь нужно применить квантификатор для группы [аиое]+х, но если мы просто напишем [аиое]х+, то квантификатор + будет относиться только к символу «х», а не ко всему выражению. Чтобы это исправить, выражение нужно взять в круглые скобки: ([аиое]х)+.

Таким образом, наше выражение превращается в [Хх]([аиое]х?)+ — сначала идёт заглавная или строчная «х», а потом произвольное ненулевое количество гласных, которые (возможно, но не обязательно) перемежаются одиночными строчными «х». Однако это выражение решает проблему лишь частично — под это выражение попадут и такие строки, как, например, «хихахех» — кто-то может быть так и смеётся, но допущение весьма сомнительное. Очевидно, мы можем использовать набор из всех гласных лишь единожды, а потом должны как-то опираться на результат первого поиска. Но как?…

Запоминание результата поиска по группе

Оказывается, результат поиска по скобочной группе записывается в отдельную ячейку памяти, доступ к которой доступен для использования в последующих частях регэкспа. Возвращаясь к задаче с поиском HTML-тегов на странице, нам может понадобиться не только найти теги, но и узнать их название. В этом нам может помочь регулярное выражение <(.*?)>.

<p><b>Tproger</b> — мой <i>любимый</i> сайт о программировании!</p>

Результат поиска по всему регексу: «<p>», «<b>», «</b>», «<i>», «</i>», «</p>».
Результат поиска по первой группе: «p», «b», «/b», «i», «/i», «/i», «/p».

На результат поиска по группе можно ссылаться с помощью выражения n, где n — цифра от 1 до 9. Например выражению (w)(w)12 соответствуют строки «aaaa», «abab», но не соответствует «aabb».

Если выражение берётся в скобки только для применения к ней квантификатора (не планируется запоминать результат поиска по этой группе), то сразу после первой скобки стоит добавить ?:, например (?:[abcd]+w).

С использованием этого механизма мы можем переписать наше выражение к виду [Хх]([аоие])х?(?:1х?)*.

Перечисление

Чтобы проверить, удовлетворяет ли строка хотя бы одному из шаблонов, можно воспользоваться аналогом булевого оператора OR, который записывается с помощью символа |. Так, под шаблон Анна|Одиночество попадают строки «Анна» и «Одиночество» соответственно. Особенно удобно использовать перечисления внутри скобочных групп. Так, например (?:a|b|c|d) полностью эквивалентно [abcd] (в данном случае второй вариант предпочтительнее в силу производительности и читаемости).

С помощью этого оператора мы сможем добавить к нашему регулярному выражению для поиска междометий возможность распознавать смех вида «Ахахаах» — единственной усмешке, которая начинается с гласной: [Хх]([аоие])х?(?:1х?)*|[Аа]х?(?:ах?)+

Полезные сервисы

Потренироваться и/или проверить регулярное выражение на каком-либо тексте без написания кода можно с помощью таких сервисов, как RegExr, Regexpal или Regex101. Последний, вдобавок, приводит краткие пояснения к тому, как регулярка работает.

Разобраться, как работает регулярное выражение, которое попало к вам в руки, можно с помощью сервиса Regexper — он умеет строить понятные диаграмы по регуляркам.

RegExp Builder — визуальный конструктор функций JavaScript для работы с регулярными выражениями.

Больше инструментов можно найти в нашей подборке.

Задания для закрепления

Найдите время

Время имеет формат часы:минуты. И часы, и минуты состоят из двух цифр, пример: 09:00. Напишите RegEx выражение для поиска времени в строке: «Завтрак в 09:00». Учтите, что «37:98» — некорректное время.

Java[^script]

Найдет ли регулярка Java[^script] что-нибудь в строке Java? А в строке JavaScript?

Ответы: нет, да.

• В строке Java он ничего не найдёт, так как исключающие квадратные скобки в Java[^…] означают «один символ, кроме указанных». А после «Java» – конец строки, символов больше нет.
• Да, найдёт. Поскольку регэксп регистрозависим, то под [^script] вполне подходит символ «S».

Цвет

Напишите регулярное выражение для поиска HTML-цвета, заданного как #ABCDEF, то есть # и содержит затем 6 шестнадцатеричных символов.

Итак, нужно написать выражение для описания цвета, который начинается с «#», за которым следуют 6 шестнадцатеричных символов. Шестнадцатеричный символ можно описать с помощью [0-9a-fA-F]. Для его шестикратного повторения мы будем использовать квантификатор {6}.

#[0-9a-fA-F]{6}

Разобрать арифметическое выражение

Арифметическое выражение состоит из двух чисел и операции между ними, например:

• 1 + 2
• 1.2 *3.4
• -3/ -6
• -2-2

Список операций: «+», «-», «*» и «/».

Также могут присутствовать пробелы вокруг оператора и чисел.

Напишите регулярку, которая найдёт, как всё арифметическое действие, так и (через группы) два операнда.

Регулярное выражение для числа, возможно, дробного и отрицательного: -?d+(.d+)?.

Оператор – это [+*/-]. Заметим, что дефис мы экранируем. Нам нужно число, затем оператор, затем число, и необязательные пробелы между ними. Чтобы получить результат в требуемом формате, добавим ?: к группам, поиск по которым нам не интересен (отдельно дробные части), а операнды наоборот заключим в скобки. В итоге:

(-?d+(?:.d+)?)s*([-+*/])s*(-?d+(?:.d+)?)

Кроссворды из регулярных выражений

Такие кроссворды вы можете найти у нас.

---

Удачи и помните — не всегда задачу стоит решать именно с помощью регекспов («У программиста была проблема, которую он начал решать регэкспами. Теперь у него две проблемы»). Иногда лучше, например, написать развёрнутый автомат конечных состояний.

Задачи и их разборы с javascript.ru; в статье использованы комиксы xkcd.