正则表达式

正则表达式（Regular Expression, regex） 是一种用于匹配字符串的强大工具，广泛应用于文本查找、替换和验证操作中。它通过特定的模式来描述要匹配的文本。

1. 正则表达式的基本组成部分

字符类

• [abc]：匹配 a、b 或 c 中的任意一个字符。
• [^abc]：匹配除 a、b、c 之外的任何字符（取反）。
• [a-z]：匹配所有小写字母。
• [A-Z]：匹配所有大写字母。
• [0-9]：匹配所有数字。
• .（点号）：匹配除换行符以外的任意单个字符。

元字符

• \d：匹配任意数字，等价于 [0-9]。
• \D：匹配非数字字符，等价于 [^0-9]。
• \w：匹配字母、数字、下划线，等价于 [a-zA-Z0-9_]。
• \W：匹配非字母、数字、下划线，等价于 [^a-zA-Z0-9_]。
• \s：匹配任何空白字符（包括空格、制表符、换行符）。
• \S：匹配任何非空白字符。

量词（指定匹配次数）

• *：匹配前面的字符 0 次或多次，例如 a* 匹配 0 个或多个 a。
• +：匹配前面的字符 1 次或多次，例如 a+ 匹配 1 个或多个 a。
• ?：匹配前面的字符 0 次或 1 次，例如 a? 匹配 0 个或 1 个 a。
• {n}：匹配前面的字符恰好 n 次，例如 a{3} 匹配 3 个 a。
• {n,}：匹配前面的字符至少 n 次，例如 a{2,} 匹配 2 个或更多 a。
• {n,m}：匹配前面的字符至少 n 次，至多 m 次，例如 a{2,4} 匹配 2 到 4 个 a。

边界匹配符

• ^：匹配字符串的开头。例如，^a 匹配以 a 开头的字符串。
• $：匹配字符串的结尾。例如，a$ 匹配以 a 结尾的字符串。
• \b：匹配单词边界。例如，\bword\b 只匹配独立的 word。
• \B：匹配非单词边界。例如，\Bword\B 匹配不在边界上的 word。

分组与引用

• (abc)：将 abc 作为一个组。例如 (abc)+ 匹配一个或多个 abc。
• \1、\2 等：引用前面括号中的匹配结果。例如，(a)(b)\1\2 匹配 abab。

或运算

• a|b：匹配 a 或 b。例如，apple|orange 匹配 apple 或 orange。

2. 常用正则表达式示例

匹配一个有效的电子邮件地址

^[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\.[a-zA-Z]{2,}$

• ^[a-zA-Z0-9._%+-]+：以字母、数字、点、下划线、百分号、加号、减号等字符开头，并匹配一个或多个这些字符。
• @[a-zA-Z0-9.-]+：匹配 @ 后的域名部分。
• \.[a-zA-Z]{2,}$：匹配一个点后跟 2 个或更多的字母。

匹配电话号码（如：123-456-7890）

^\d{3}-\d{3}-\d{4}$

• \d{3}：匹配三个数字。
• -：匹配连字符。
• \d{4}：匹配四个数字。

匹配 IP 地址

^([0-9]{1,3}\.){3}[0-9]{1,3}$

• ([0-9]{1,3}\.){3}：匹配三段 1 到 3 个数字，后面跟一个点。
• [0-9]{1,3}：匹配最后一段 1 到 3 个数字。

匹配 URL

^(https?|ftp)://[^\s/$.?#].[^\s]*$

• https?|ftp：匹配 http、https 或 ftp。
• [^\s/$.?#]：匹配非空白字符或 /、.、$、?、# 等。
• [^\s]*$：匹配路径部分，直到结束。

3. Java 中的正则表达式使用

在 Java 中，正则表达式常用于 String 类的 replaceAll()、matches()、split() 方法，或 Pattern 和 Matcher 类。

例1：使用 replaceAll 去除非字母字符

String text = "Hello, World!";
String result = text.replaceAll("[^a-zA-Z]", "");
System.out.println(result);  // 输出：HelloWorld

例2：验证电子邮件地址

String email = "example@test.com";
boolean isValid = email.matches("^[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\\.[a-zA-Z]{2,}$");
System.out.println(isValid);  // 输出：true

例3：使用 split() 分割字符串

String sentence = "This is a test.";
String[] words = sentence.split("\\s+");  // 按空格分割
for (String word : words) {
    System.out.println(word);
}

总结：

正则表达式是一个强大的文本处理工具，能够根据模式灵活匹配字符串。通过理解字符类、元字符、量词、分组和边界等，可以处理各种复杂的字符串匹配需求。