正则表达式分组与引用的如何使用

金灿灿的朝晖，渐渐染红了东方的天际，高高的黄山主峰被灿烂的云霞染成一片绯红。太阳在朝霞的迎接中，露出了红彤彤的面庞，霎时，万道金光透过树梢给水面染上了一层胭脂红。

0.写在前面

今天我们来讲下正则中的分组与引用，其实在第一篇文章中，我们在实战环节就已经用到分组这个功能了，回顾下 IPv4 地址的正则表达式：

^([1-9][0-9]?|1[0-9][0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])(\.(0|[1-9][0-9]?|1[0-9][0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])){3}$

可以简写下：

^(条件1)(\.(条件2)){3}$

可以看到在表达式中出现了几对括号，为什么要用括号把表达式括起来，这些括号有什么作用呢，我们一起来看下。

1.分组与编号

括号在正则中可以用于分组，被括号括起来的部分可以称为子表达式，会被保存成一个子组。

举个栗子，有一个日期时间 2021-06-01 13:14:21，我们想要提取出其中的日期和时间，就要用括号对日期和时间进行分组，如下图所示：

可以看到图中有两个分组，日期分组是第1个，时间分组是第2个，我们以左括号的位置，来表示分组的标号，从1开始，第几个左括号，就是第几个分组。

上面的栗子，我们再分的细一点，我们要分别提取其中的年、月、日，时、分、秒，如下图所示：

可以看到日期的分组编号是 1，时间分组的编号是 5，年月日的分组编号分别是 2，3，4，时分秒的分组编号分别是 6，7，8。

2.不保存子组

分组是有一定的性能消耗的，在有些情况下，我们只是单纯的想要分组，后续并不想使用它，就可以在左括号的后面加上 ?: 表示不保存子组。

比如，需要是使用正则匹配目标字符串中的15位或18位数字：

功能	正则	示例
保存子组	(正则)	\d{15}(\d{3})?
不保存子组	(?:正则)	\d{15}(?:\d{3})?

我们之前讲过的 IPv4 正则表示就可以优化下：

^(?:[1-9][0-9]?|1[0-9][0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])(?:\.(?:0|[1-9][0-9]?|1[0-9][0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])){3}$

3.分组引用

上面讲完了分组，我们来看下如何来引用分组，大部分语言都是用 反斜杠 + 编号 的方式，个别的比如 JavaScript语言，使用的是 美元符号 + 编号 的方式：

编程语言	查找时引用方式	替换时引用方式
Python	\number 如 \1	\number 如 \1
Go	官方包不支持	官方包不支持
Java	\number 如 \1	$number 如 $1
JavaScript	$number 如 $1	$number 如 $1
PHP	\number 如 \1	\number 如 \1
Ruby	\number 如 \1	\number 如 \1

4.查找与替换

查找

到这里我们已经学完了分组与引用的知识，一起来实践下，有这样一个需求，在一个目标字符串中，查找两个重复出现的单词。

还没有学到单词边界，我们先用 \w{2,} 来表示出现的单词，重复的单词就是 (\w{2,} \1)，看下结果：

替换

上面的内容，我们讲到了日期的分组，来替换下：

对应的 Python 代码如下：

import re

test_str = "2021-06-01 13:14:21"
regex = r"((\d{4})-(\d{2})-(\d{2})) ((\d{2}):(\d{2}):(\d{2}))"
subst = r"\2年\3月\4日 \6时\7分\8秒"
result = re.sub(regex, subst, test_str)
print(result)

输出：2021年06月01日 13时14分21秒