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Java中的正则表达式

1. 正则表达式的基本概念

正则表达式（Regular Expression, regex）是一种用于匹配字符串中字符组合的模式。正则表达式广泛应用于字符串搜索、替换和解析。Java通过java.util.regex包提供了对正则表达式的支持，该包包含两个主要的类：Pattern和Matcher。

2. 正则表达式的基本语法

正则表达式由普通字符（例如字符a到z）和特殊字符（或称为元字符）组成。元字符用于表示某种预定义的匹配模式。

2.1 常用元字符

• • .：匹配任意单个字符（除换行符）。
• • *：匹配零次或多次前面的字符。
• • +：匹配一次或多次前面的字符。
• • ?：匹配零次或一次前面的字符。
• • []：定义一个字符类。匹配方括号中的任意字符。
• • ^：匹配字符串的开始。
• • $：匹配字符串的结束。
• • |：表示逻辑或（OR）操作。
• • ()：用于分组和提取子字符串。

2.2 预定义字符类

• • \d：匹配任意一个数字字符（0-9）。
• • \D：匹配任意一个非数字字符。
• • \w：匹配任意一个字母、数字或下划线字符。
• • \W：匹配任意一个非字母、非数字、非下划线字符。
• • \s：匹配任意一个空白字符（空格、制表符等）。
• • \S：匹配任意一个非空白字符。

3. Pattern和Matcher类

3.1 Pattern类

Pattern类用于编译正则表达式。正则表达式首先被编译为一个Pattern对象，然后使用该对象创建一个Matcher对象。

3.2 Matcher类

Matcher类用于执行匹配操作。它提供了各种方法来检查是否匹配、查找匹配项以及替换文本等。

4. 正则表达式的使用示例

4.1 基本匹配

以下示例展示了如何使用正则表达式匹配一个字符串中的某个模式。

import java.util.regex.*;public class RegexExample {public static void main(String[] args) {String text = "This is a sample text with number 12345 and special character $.";String patternString = "\\d+";Pattern pattern = Pattern.compile(patternString);Matcher matcher = pattern.matcher(text);while (matcher.find()) {System.out.println("Found match: " + matcher.group());}}
}

在上述代码中，正则表达式\d+用于匹配一个或多个连续的数字字符。Matcher对象的find方法用于查找文本中所有符合该模式的子字符串。

4.2 字符类

以下示例展示了如何使用字符类来匹配特定字符集合。

import java.util.regex.*;public class RegexExample {public static void main(String[] args) {String text = "Sample text with various characters: abc ABC 123.";String patternString = "[a-zA-Z]";Pattern pattern = Pattern.compile(patternString);Matcher matcher = pattern.matcher(text);while (matcher.find()) {System.out.println("Found match: " + matcher.group());}}
}

在上述代码中，正则表达式[a-zA-Z]用于匹配所有字母字符，无论大小写。

4.3 分组

正则表达式支持分组功能，通过圆括号()来定义分组。

import java.util.regex.*;public class RegexExample {public static void main(String[] args) {String text = "John Doe, Jane Smith";String patternString = "(\\w+)\\s+(\\w+)";Pattern pattern = Pattern.compile(patternString);Matcher matcher = pattern.matcher(text);while (matcher.find()) {System.out.println("Full match: " + matcher.group(0));System.out.println("First name: " + matcher.group(1));System.out.println("Last name: " + matcher.group(2));}}
}

在上述代码中，正则表达式(\\w+)\\s+(\\w+)用于匹配名字和姓氏。分组捕获了名字和姓氏的不同部分，可以通过group方法分别访问它们。

5. 常用的正则表达式操作

5.1 匹配整个字符串

使用matches方法检查整个字符串是否完全匹配某个模式。

import java.util.regex.*;public class RegexExample {public static void main(String[] args) {String text = "12345";String patternString = "\\d+";boolean matches = Pattern.matches(patternString, text);System.out.println("Matches: " + matches); // 输出：Matches: true}
}

5.2 查找和替换

使用replaceAll方法替换所有匹配的子字符串。

import java.util.regex.*;public class RegexExample {public static void main(String[] args) {String text = "John Doe, Jane Smith";String patternString = "\\b(\\w+)(\\s+)(\\w+)\\b";String replacement = "$3, $1";Pattern pattern = Pattern.compile(patternString);Matcher matcher = pattern.matcher(text);String result = matcher.replaceAll(replacement);System.out.println("Result: " + result); // 输出：Doe, John, Smith, Jane}
}

在上述代码中，\\b(\\w+)(\\s+)(\\w+)\\b用于匹配名字和姓氏，$3, $1用于替换匹配的子字符串，调整名字和姓氏的顺序。

5.3 分割字符串

使用split方法根据正则表达式分割字符串。

import java.util.regex.*;public class RegexExample {public static void main(String[] args) {String text = "one,two,three,four";String patternString = ",";Pattern pattern = Pattern.compile(patternString);String[] parts = pattern.split(text);for (String part : parts) {System.out.println("Part: " + part);}}
}

在上述代码中，逗号（,)作为分隔符，split方法将字符串分割成多个部分。

6. 复杂的正则表达式示例

6.1 验证电子邮件地址

以下正则表达式用于验证电子邮件地址的格式。

import java.util.regex.*;public class RegexExample {public static void main(String[] args) {String[] emails = {"user@example.com","user.name@domain.com","user-name@domain.co.in","user_name@domain.com","username@domain.c","username@domain.com","username@domain..com"};String patternString = "^[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\\.[a-zA-Z]{2,6}$";Pattern pattern = Pattern.compile(patternString);for (String email : emails) {Matcher matcher = pattern.matcher(email);System.out.println(email + ": " + matcher.matches());}}
}

在上述代码中，正则表达式^[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\\.[a-zA-Z]{2,6}$用于验证电子邮件地址的格式。循环遍历多个电子邮件地址，检查它们是否符合该格式。

6.2 验证电话号码

以下正则表达式用于验证电话号码的格式（例如：123-456-7890）。

import java.util.regex.*;public class RegexExample {public static void main(String[] args) {String[] phoneNumbers = {"123-456-7890","123.456.7890","(123) 456-7890","123 456 7890","1234567890"};String patternString = "^(\\(\\d{3}\\)|\\d{3}[-.\\s]?)\\d{3}[-.\\s]?\\d{4}$";Pattern pattern = Pattern.compile(patternString);for (String phoneNumber : phoneNumbers) {Matcher matcher = pattern.matcher(phoneNumber);System.out.println(phoneNumber + ": " + matcher.matches());}}
}

在上述代码中，正则表达式^(\\(\\d{3}\\)|\\d{3}[-.\\s]?)\\d{3}[-.\\s]?\\d{4}$用于验证电话号码的格式。循环遍历多个电话号码，检查它们是否符合该格式。