正则表达式口诀及常用正则 。正则贪婪与非贪婪模式

正则表达式口诀及常用正则  

签于网上太多的介绍都是一篇凶悍的短文，边看边理解可以，帮助记忆不行。又受五笔字型字根表口诀“白手看头三二斤...”的启发， 
试作“正则表达式助记口诀”又名“正则打油诗”，版本0.1，绝对原创，仿冒必究，：） 
注：本文仅为学习正则时为了便于记忆而作，不能代替系统而全面的学习过程，错漏之处，敬请指正！ 
正则其实也势利，削尖头来把钱揣； （指开始符号^和结尾符号$） 
特殊符号认不了，弄个倒杠来引路； （指\. \*等特殊符号） 
倒杠后面跟小w， 数字字母来表示； （\w跟数字字母;\d跟数字） 
倒杠后面跟小d， 只有数字来表示； 
倒杠后面跟小a， 报警符号嘀一声； 
倒杠后面跟小b， 单词分界或退格； 
倒杠后面跟小t， 制表符号很明了； 
倒杠后面跟小r， 回车符号知道了； 
倒杠后面跟小s， 空格符号很重要； 
小写跟罢跟大写，多得实在不得了； 
倒杠后面跟大W， 字母数字靠边站； 
倒杠后面跟大S， 空白也就靠边站； 
倒杠后面跟大D， 数字从此靠边站； 
倒框后面跟大B， 不含开头和结尾； 
单个字符要重复，三个符号来帮忙； （* + ？） 
0 星加1 到无穷，问号只管0 和1； （*表0-n;+表1-n;?表0-1次重复） 
花括号里学问多，重复操作能力强； （{n} {n,} {n,m}） 
若要重复字符串，园括把它括起来； （（abc）{3} 表示字符串“abc”重复3次 ） 
特殊集合自定义，中括号来帮你忙； 
转义符号行不通，一个一个来排队； 
实在多得排不下，横杠请来帮个忙； （[1-5]） 
尖头放进中括号，反义定义威力大； （[^a]指除“a”外的任意字符 ） 
1竖作用可不小，两边正则互替换； （键盘上与“\”是同一个键） 
1竖能用很多次，复杂定义很方便； 
园括号，用途多； 
反向引用指定组，数字排符对应它； （“\b(\w+)\b\s+\1\b”中的数字“1”引用前面的“(\w+)”） 
支持组名自定义，问号加上尖括号； （“(?<Word>\w+)”中把“\w+”定义为组，组名为“Word”） 
园括号，用途多，位置指定全靠它； 
问号等号字符串，定位字符串前面； （“\b\w+(?=ing\b)”定位“ing”前面的字符串） 
若要定位串后面，中间插个小于号； （“(?<=\bs )\w+\b”定位“s ”后面的字符串） 
问号加个惊叹号，后面跟串字符串； 
PHPer都知道， ！是取反的意思； 
后面不跟这一串，统统符合来报到； （“\w*d(?!og)\w*”，“dog”不符合，“do”符合） 
问号小于惊叹号，后面跟串字符串； 
前面不放这一串，统统符合来报到； 
点号星号很贪婪，加个问号不贪婪； 
加号问号有保底，至少重复一次多； 
两个问号老规矩，0次1次团团转； 
花括号后跟个？，贪婪变成不贪婪； 
还有很多装不下，等着以后来增加。 
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一些常用的正则表达式 
"^\d+$"　　//非负整数（正整数 + 0） 
"^[0-9]*[1-9][0-9]*$"　　//正整数 
"^((-\d+)|(0+))$"　　//非正整数（负整数 + 0） 
"^-[0-9]*[1-9][0-9]*$"　　//负整数 
"^-?\d+$"　　　　//整数 
"^\d+(\.\d+)?$"　　//非负浮点数（正浮点数 + 0） 
"^(([0-9]+\.[0-9]*[1-9][0-9]*)|([0-9]*[1-9][0-9]*\.[0-9]+)|([0-9]*[1-9][0-9]*))$"　　//正浮点数 
"^((-\d+(\.\d+)?)|(0+(\.0+)?))$"　　//非正浮点数（负浮点数 + 0） 
"^(-(([0-9]+\.[0-9]*[1-9][0-9]*)|([0-9]*[1-9][0-9]*\.[0-9]+)|([0-9]*[1-9][0-9]*)))$"　　//负浮点数 
"^(-?\d+)(\.\d+)?$"　　//浮点数 
"^[A-Za-z]+$"　　//由26个英文字母组成的字符串 
"^[A-Z]+$"　　//由26个英文字母的大写组成的字符串 
"^[a-z]+$"　　//由26个英文字母的小写组成的字符串 
"^[A-Za-z0-9]+$"　　//由数字和26个英文字母组成的字符串 
"^\w+$"　　//由数字、26个英文字母或者下划线组成的字符串 
"^[\w-]+(\.[\w-]+)*@[\w-]+(\.[\w-]+)+$"　　　　//email地址 
"^[a-zA-z]+://(\w+(-\w+)*)(\.(\w+(-\w+)*))*(\?\S*)?$"　　//url 
/^(d{2}|d{4})-((0([1-9]{1}))|(1[1|2]))-(([0-2]([1-9]{1}))|(3[0|1]))$/ // 年-月-日 
/^((0([1-9]{1}))|(1[1|2]))/(([0-2]([1-9]{1}))|(3[0|1]))/(d{2}|d{4})$/ // 月/日/年 
"^([w-.]+)@(([[0-9]{1,3}.[0-9]{1,3}.[0-9]{1,3}.)|(([w-]+.)+))([a-zA-Z]{2,4}|[0-9]{1,3})(]?)$" //Emil 
"(d+-)?(d{4}-?d{7}|d{3}-?d{8}|^d{7,8})(-d+)?" //电话号码 
"^(d{1,2}|1dd|2[0-4]d|25[0-5]).(d{1,2}|1dd|2[0-4]d|25[0-5]).(d{1,2}|1dd|2[0-4]d|25[0-5]).(d{1,2}|1dd|2[0-4]d|25[0-5])$" //IP地址 
匹配中文字符的正则表达式： [\一-\龥] 
匹配双字节字符(包括汉字在内)：[^\x00-\xff] 
匹配空行的正则表达式：\n[\s| ]*\r 
匹配HTML标记的正则表达式：/<(.*)>.*<\/\1>|<(.*) \/>/ 
匹配首尾空格的正则表达式：(^\s*)|(\s*$) 
匹配Email地址的正则表达式：\w+([-+.]\w+)*@\w+([-.]\w+)*\.\w+([-.]\w+)* 
匹配网址URL的正则表达式：^[a-zA-z]+://(\\w+(-\\w+)*)(\\.(\\w+(-\\w+)*))*(\\?\\S*)?$ 
匹配帐号是否合法(字母开头，允许5-16字节，允许字母数字下划线)：^[a-zA-Z][a-zA-Z0-9_]{4,15}$ 
匹配国内电话号码：(\d{3}-|\d{4}-)?(\d{8}|\d{7})? 
匹配腾讯QQ号：^[1-9]*[1-9][0-9]*$ 
下表是元字符及其在正则表达式上下文中的行为的一个完整列表： 
\ 将下一个字符标记为一个特殊字符、或一个原义字符、或一个后向引用、或一个八进制转义符。 
^ 匹配输入字符串的开始位置。如果设置了 RegExp 对象的Multiline 属性，^ 也匹配 '\n' 或 '\r' 之后的位置。 
$ 匹配输入字符串的结束位置。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。 
+ 匹配前面的子表达式一次或多次。+ 等价于 {1,}。 
? 匹配前面的子表达式零次或一次。? 等价于 {0,1}。 
{n} n 是一个非负整数，匹配确定的n 次。 
{n,} n 是一个非负整数，至少匹配n 次。 
{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。在逗号和两个数之间不能有空格。 
? 当该字符紧跟在任何一个其他限制符 (*, +, ?, {n}, {n,}, {n,m}) 后面时，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符串，而默认的贪婪模式则尽可能多的匹配所搜索的字符串。 
. 匹配除 "\n" 之外的任何单个字符。要匹配包括 '\n' 在内的任何字符，请使用象 '[.\n]' 的模式。 
(pattern) 匹配pattern 并获取这一匹配。 
(?: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，不进行存储供以后使用。 
(?=pattern) 正向预查，在任何匹配 pattern 的字符串开始处匹配查找字符串。这是一个非获取匹配，也就是说，该匹配不需要获取供以后使用。 
(?!pattern) 负向预查，与(?=pattern)作用相反 
x|y 匹配 x 或 y。 
[xyz] 字符集合。 
[^xyz] 负值字符集合。 
[a-z] 字符范围，匹配指定范围内的任意字符。 
[^a-z] 负值字符范围，匹配任何不在指定范围内的任意字符。 
\b 匹配一个单词边界，也就是指单词和空格间的位置。 
\B 匹配非单词边界。 
\cx 匹配由x指明的控制字符。 
\d 匹配一个数字字符。等价于 [0-9]。 
\D 匹配一个非数字字符。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 匹配任何空白字符，包括空格、制表符、换页符等等。等价于[ \f\n\r\t\v]。 
\S 匹配任何非空白字符。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符。等价于'[A-Za-z0-9_]'。 
\W 匹配任何非单词字符。等价于 '[^A-Za-z0-9_]'。 
\xn 匹配 n，其中 n 为十六进制转义值。十六进制转义值必须为确定的两个数字长。 
\num 匹配 num，其中num是一个正整数。对所获取的匹配的引用。 
\n 标识一个八进制转义值或一个后向引用。如果 \n 之前至少 n 个获取的子表达式，则 n 为后向引用。否则，如果 n 为八进制数字 (0-7)，则 n 为一个八进制转义值。 
\nm 标识一个八进制转义值或一个后向引用。如果 \nm 之前至少有is preceded by at least nm 个获取得子表达式，则 nm 为后向引用。如果 \nm 之前至少有 n 个获取，则 n 为一个后跟文字 m 的后向引用。如果前面的条件都不满足，若 n 和 m 均为八进制数字 (0-7)，则 \nm 将匹配八进制转义值 nm。 
\nml 如果 n 为八进制数字 (0-3)，且 m 和 l 均为八进制数字 (0-7)，则匹配八进制转义值 nml。 
\un 匹配 n，其中 n 是一个用四个十六进制数字表示的Unicode字符。 
匹配中文字符的正则表达式： [一-龥] 
匹配双字节字符(包括汉字在内)：[^x00-xff] 
应用：计算字符串的长度（一个双字节字符长度计2，ASCII字符计1） 
String.prototype.len=function(){return this.replace([^x00-xff]/g,"aa").length;} 
匹配空行的正则表达式：n[s| ]*r 
匹配HTML标记的正则表达式：/<(.*)>.*</1>|<(.*) />/ 
匹配首尾空格的正则表达式：(^s*)|(s*$) 
应用：javascript中没有像vbscript那样的trim函数，我们就可以利用这个表达式来实现，如下： 
String.prototype.trim = function() 
{ 
return this.replace(/(^s*)|(s*$)/g, ""); 
} 
利用正则表达式分解和转换IP地址： 
下面是利用正则表达式匹配IP地址，并将IP地址转换成对应数值的Javascript程序： 
function IP2V(ip) 
{ 
re=/(d+).(d+).(d+).(d+)/g //匹配IP地址的正则表达式 
if(re.test(ip)) 
{ 
return RegExp.$1*Math.pow(255,3))+RegExp.$2*Math.pow(255,2))+RegExp.$3*255+RegExp.$4*1 
} 
else 
{ 
throw new Error("Not a valid IP address!") 
} 
} 
不过上面的程序如果不用正则表达式，而直接用split函数来分解可能更简单，程序如下： 
var ip="10.100.20.168" 
ip=ip.split(".") 
alert("IP值是："+(ip[0]*255*255*255+ip[1]*255*255+ip[2]*255+ip[3]*1)) 
匹配Email地址的正则表达式：w+([-+.]w+)*@w+([-.]w+)*.w+([-.]w+)* 
匹配网址URL的正则表达式：http://([w-]+.)+[w-]+(/[w- ./?%&=]*)? 
利用正则表达式去除字串中重复的字符的算法程序： 
var s="abacabefgeeii" 
var s1=s.replace(/(.).*1/g,"$1") 
var re=new RegExp("["+s1+"]","g") 
var s2=s.replace(re,"") 
alert(s1+s2) //结果为：abcefgi 
得用正则表达式从URL地址中提取文件名的javascript程序，如下结果为page1 
s="http://www.9499.net/page1.htm" 
s=s.replace(/(.*/){0,}([^.]+).*/ig,"$2") 
alert(s) 
利用正则表达式限制网页表单里的文本框输入内容： 
用正则表达式限制只能输入中文：onkeyup="val=val.replace(/[^一-龥]/g,'')" onbeforepaste="clipboardData.setData('text',clipboardData.getData('text').replace(/[^一-龥]/g,''))" 
用正则表达式限制只能输入全角字符： onkeyup="val=val.replace(/[^?-?]/g,'')" onbeforepaste="clipboardData.setData('text',clipboardData.getData('text').replace(/[^?-?]/g,''))" 
用正则表达式限制只能输入数字：onkeyup="val=val.replace(/[^d]/g,'') "onbeforepaste="clipboardD 1aa6f ata.setData('text',clipboardData.getData('text').replace(/[^d]/g,''))" 
用正则表达式限制只能输入数字和英文：onkeyup="val=val.replace(/[W]/g,'') "onbeforepaste="clipboardData.setData('text',clipboardData.getData('text').replace(/[^d]/g,''))"

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正则贪婪与非贪婪模式  

    

 

 

 

 

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出处：http://www.360doc.com/content/10/0730/02/61151_42405090.shtml 
1        概述

 

贪婪与非贪婪模式影响的是被量词修饰的子表达式的匹配行为，贪婪模式在整个表达式匹配成功的前提下，尽可能多的匹配，而非贪婪模式在整个表达式匹配成功的前提下，尽可能少的匹配。非贪婪模式只被部分NFA引擎所支持。

属于贪婪模式的量词，也叫做匹配优先量词，包括：

“{m,n}”、“{m,}”、“?”、“*”和“+”。

在一些使用NFA引擎的语言中，在匹配优先量词后加上“?”，即变成属于非贪婪模式的量词，也叫做忽略优先量词，包括：

“{m,n}?”、“{m,}?”、“??”、“*?”和“+?”。

从正则语法的角度来讲，被匹配优先量词修饰的子表达式使用的就是贪婪模式，如“(Expression)+”；被忽略优先量词修饰的子表达式使用的就是非贪婪模式，如“(Expression)+?”。

对于贪婪模式，各种文档的叫法基本一致，但是对于非贪婪模式，有的叫懒惰模式或惰性模式，有的叫勉强模式，其实叫什么无所谓，只要掌握原理和用法，能够运用自如也就是了。个人习惯使用贪婪与非贪婪的叫法，所以文中都会使用这种叫法进行介绍。

2       贪婪与非贪婪模式匹配原理

对于贪婪与非贪婪模式，可以从应用和原理两个角度进行理解，但如果想真正掌握，还是要从匹配原理来理解的。

先从应用的角度，回答一下“什么是贪婪与非贪婪模式？”

2.1     从应用角度分析贪婪与非贪婪模式
2.1.1  什么是贪婪与非贪婪模式

先看一个例子

举例：

源字符串：aa<div>test1</div>bb<div>test2</div>cc

正则表达式一：<div>.*</div>

匹配结果一：<div>test1</div>bb<div>test2</div>

正则表达式二：<div>.*?</div>

匹配结果二：<div>test1</div>（这里指的是一次匹配结果，所以没包括<div>test2</div>）

根据上面的例子，从匹配行为上分析一下，什是贪婪与非贪婪模式。

正则表达式一采用的是贪婪模式，在匹配到第一个“</div>”时已经可以使整个表达式匹配成功，但是由于采用的是贪婪模式，所以仍然要向右尝试匹配，查看是否还有更长的可以成功匹配的子串，匹配到第二个“</div>”后，向右再没有可以成功匹配的子串，匹配结束，匹配结果为“<div>test1</div>bb<div>test2</div>”。当然，实际的匹配过程并不是这样的，后面的匹配原理会详细介绍。

仅从应用角度分析，可以这样认为，贪婪模式，就是在整个表达式匹配成功的前提下，尽可能多的匹配，也就是所谓的“贪婪”，通俗点讲，就是看到想要的，有多少就捡多少，除非再也没有想要的了。

正则表达式二采用的是非贪婪模式，在匹配到第一个“</div>”时使整个表达式匹配成功，由于采用的是非贪婪模式，所以结束匹配，不再向右尝试，匹配结果为“<div>test1</div>”。

仅从应用角度分析，可以这样认为，非贪婪模式，就是在整个表达式匹配成功的前提下，尽可能少的匹配，也就是所谓的“非贪婪”，通俗点讲，就是找到一个想要的捡起来就行了，至于还有没有没捡的就不管了。

2.1.2  关于前提条件的说明

在上面从应用角度分析贪婪与非贪婪模式时，一直提到的一个前提条件就是“整个表达式匹配成功”，为什么要强调这个前提，我们看下下面的例子。

正则表达式三：<div>.*</div>bb

匹配结果三：<div>test1</div>bb

修饰“.”的仍然是匹配优先量词“*”，所以这里还是贪婪模式，前面的“<div>.*</div>”仍然可以匹配到“<div>test1</div>bb<div>test2</div>”，但是由于后面的“bb”无法匹配成功，这时“<div>.*</div>”必须让出已匹配的“bb<div>test2</div>”，以使整个表达式匹配成功。这时整个表达式匹配的结果为“<div>test1</div>bb”，“<div>.*</div>”匹配的内容为“<div>test1</div>”。可以看到，在“整个表达式匹配成功”的前提下，贪婪模式才真正的影响着子表达式的匹配行为，如果整个表达式匹配失败，贪婪模式只会影响匹配过程，对匹配结果的影响无从谈起。

非贪婪模式也存在同样的问题，来看下面的例子。

正则表达式四：<div>.*?</div>cc

匹配结果四：<div>test1</div>bb<div>test2</div>cc

这里采用的是非贪婪模式，前面的“<div>.*?</div>”仍然是匹配到“<div>test1</div>”为止，此时后面的“cc”无法匹配成功，要求“<div>.*?</div>”必须继续向右尝试匹配，直到匹配内容为“<div>test1</div>bb<div>test2</div>”时，后面的“cc”才能匹配成功，整个表达式匹配成功，匹配的内容为“<div>test1</div>bb<div>test2</div>cc”，其中“<div>.*?</div>”匹配的内容为“<div>test1</div>bb<div>test2</div>”。可以看到，在“整个表达式匹配成功”的前提下，非贪婪模式才真正的影响着子表达式的匹配行为，如果整个表达式匹配失败，非贪婪模式无法影响子表达式的匹配行为。

2.1.3  贪婪还是非贪婪——应用的抉择

通过应用角度的分析，已基本了解了贪婪与非贪婪模式的特性，那么在实际应用中，究竟是选择贪婪模式，还是非贪婪模式呢，这要根据需求来确定。

对于一些简单的需求，比如源字符为“aa<div>test1</div>bb”，那么取得div标签，使用贪婪与非贪婪模式都可以取得想要的结果，使用哪一种或许关系不大。

但是就2.1.1中的例子来说，实际应用中，一般一次只需要取得一个配对出现的div标签，也就是非贪婪模式匹配到的内容，贪婪模式所匹配到的内容通常并不是我们所需要的。

那为什么还要有贪婪模式的存在呢，从应用角度很难给出满意的解答了，这就需要从匹配原理的角度去分析贪婪与非贪婪模式。

2.2     从匹配原理角度分析贪婪与非贪婪模式

如果想真正了解什么是贪婪模式，什么是非贪婪模式，分别在什么情况下使用，各自的效率如何，那就不能仅仅从应用角度分析，而要充分了解贪婪与非贪婪模式的匹配原理。

2.2.1  从基本匹配原理谈起

NFA引擎基本匹配原理参考：正则基础之——NFA引擎匹配原理。

这里主要针对贪婪与非贪婪模式涉及到的匹配原理进行介绍。先看一下贪婪模式简单的匹配过程。

源字符串："Regex"

正则表达式：".*"

 

 

图2-1

注：为了能够看清晰匹配过程，上面的空隙留得较大，实际源字符串为“”Regex””，下同。

来看一下匹配过程。首先由第一个“"”取得控制权，匹配位置0位的“"”，匹配成功，控制权交给“.*”。

“.*”取得控制权后，由于“*”是匹配优先量词，在可匹配可不匹配的情况下，优先尝试匹配。从位置1处的“R”开始尝试匹配，匹配成功，继续向右匹配，匹配位置2处的“e”，匹配成功，继续向右匹配，直到匹配到结尾的“””，匹配成功，由于此时已匹配到字符串的结尾，所以“.*”结束匹配，将控制权交给正则表达式最后的“"”。

“"”取得控制权后，由于已经在字符串结束位置，匹配失败，向前查找可供回溯的状态，控制权交给“.*”，由“.*”让出一个字符，也就是字符串结尾处的“””，再把控制权交给正则表达式最后的“"”，由“"”匹配字符串结尾处的“"”，匹配成功。

此时整个正则表达式匹配成功，其中“.*”匹配的内容为“Regex”，匹配过程中进行了一次回溯。

接下来看一下非贪婪模式简单的匹配过程。

源字符串："Regex"

正则表达式：".*?"

 

 

图2-2

看一下非贪婪模式的匹配过程。首先由第一个“"”取得控制权，匹配位置0位的“"”，匹配成功，控制权交给“.*?”。

“.*?”取得控制权后，由于“*?”是忽略优先量词，在可匹配可不匹配的情况下，优先尝试不匹配，由于“*”等价于“{0,}”，所以在忽略优先的情况下，可以不匹配任何内容。从位置1处尝试忽略匹配，也就是不匹配任何内容，将控制权交给正则表达式最后的“””。

“"”取得控制权后，从位置1处尝试匹配，由“"”匹配位置1处的“R”，匹配失败，向前查找可供回溯的状态，控制权交给“.*?”，由“.*?”吃进一个字符，匹配位置1处的“R”，再把控制权交给正则表达式最后的“"”。

“"”取得控制权后，从位置2处尝试匹配，由“"”匹配位置1处的“e”，匹配失败，向前查找可供回溯的状态，重复以上过程，直到由“.*?”匹配到“x”为止，再把控制权交给正则表达式最后的“"”。

“"”取得控制权后，从位置6处尝试匹配，由“"”匹配字符串最后的“"”，匹配成功。

此时整个正则表达式匹配成功，其中“.*?”匹配的内容为“Regex”，匹配过程中进行了四次回溯。

2.2.2  贪婪还是非贪婪——匹配效率的抉择

通过匹配原理的分析，可以看到，在匹配成功的情况下，贪婪模式进行了更少的回溯，而回溯的过程，需要进行控制权的交接，让出已匹配内容或匹配未匹配内容，并重新尝试匹配，在很大程度上降低匹配效率，所以贪婪模式与非贪婪模式相比，存在匹配效率上的优势。

但2.2.1中的例子，仅仅是一个简单的应用，读者看到这里时，是否会存在这样的疑问，贪婪模式就一定比非贪婪模式匹配效率高吗？答案是否定的。

举例：

需求：取得两个“"”中的子串，其中不能再包含“"”。

正则表达式一：".*"

正则表达式二：".*?"

情况一：当贪婪模式匹配到更多不需要的内容时，可能存在比非贪婪模式更多的回溯。比如源字符串为“The word "Regex" means regular expression.”。

情况二：贪婪模式无法满足需求。比如源字符串为“The phrase "regular expression" is called "Regex" for short.”。

对于情况一，正则表达式一采用的贪婪模式，“.*”会一直匹配到字符串结束位置，控制权交给最后的“””，匹配不成功后，再进行回溯，由于多匹配的内容“means regular expression.”远远超过需匹配内容本身，所以采用正则表达式一时，匹配效率会比使用正则表达式二的非贪婪模式低。

对于情况二，正则表达式一匹配到的是“"regular expression" is called "Regex"”，连需求都不满足，自然也谈不上什么匹配效率的高低了。

以上两种情况是普遍存在的，那么是不是为了满足需求，又兼顾效率，就只能使用非贪婪模式了呢？当然不是，根据实际情况，变更匹配优先量词修饰的子表达式，不但可以满足需求，还可以提高匹配效率。

源字符串："Regex"

给出正则表达式三："[^"]*"

看一下正则表达式三的匹配过程。

 

 

图2-3

首先由第一个“"”取得控制权，匹配位置0位的“"”，匹配成功，控制权交给“[^"]*”。

“[^"]*”取得控制权后，由于“*”是匹配优先量词，在可匹配可不匹配的情况下，优先尝试匹配。从位置1处的“R”开始尝试匹配，匹配成功，继续向右匹配，匹配位置2处的“e”，匹配成功，继续向右匹配，直到匹配到“x”，匹配成功，再匹配结尾的“””时，匹配失败，将控制权交给正则表达式最后的“"”。

“””取得控制权后，匹配字符串结尾处的“””，匹配成功。

此时整个正则表达式匹配成功，其中“[^"]*”匹配的内容为“Regex”，匹配过程中没有进行回溯。

将量词修饰的子表达式由范围较大的“.”，换成了排除型字符组“[^"]”，使用的仍是贪婪模式，很完美的解决了需求和效率问题。当然，由于这一匹配过程没有进行回溯，所以也不需要记录回溯状态，这样就可以使用固化分组，对正则做进一步的优化。

给出正则表达式四："(?>[^"]*)"

固化分组并不是所有语言都支持的，如.NET支持，而Java就不支持，但是在Java中却可以使用更简单的占有优先量词来代替："[^"]*+"。

3       贪婪还是非贪婪模式——再谈匹配效率

一般来说，贪婪与非贪婪模式，如果量词修饰的子表达式相同，比如“.*”和“.*?”，它们的应用场景通常是不同的，所以效率上一般不具有可比性。

而对于改变量词修饰的子表达式，以满足需求时，比如把“.*”改为“[^"]*”，由于修饰的子表达式已不同，也不具有直接的可对比性。但是在相同的子表达式，又都可以满足需求的情况下，比如“[^"]*”和“[^"]*?”，贪婪模式的匹配效率通常要高些。

同时还有一个事实就是，非贪婪模式可以实现的，通过优化量词修饰的子表达式的贪婪模式都可以实现，而贪婪模式可以实现的一些优化效果，却未必是非贪婪模式可以实现的。

贪婪模式还有一点优势，就是在匹配失败时，贪婪模式可以更快速的报告失败，从而提升匹配效率。下面将全面考察贪婪与非贪婪模式的匹配效率。

3.1     效率提升——演进过程

在了解了贪婪与非贪婪模式的匹配基本原理之后，我们再来重新看一下正则效率提升的演进过程。

需求：取得两个“"”中的子串，其中不能再包含“"”。

源字符串：The phrase "regular expression" is called "Regex" for short.

正则表达式一：".*"

正则表达式一匹配的内容为“"regular expression" is called "Regex"”，不符合要求。

提出正则表达式二：".*?"

首先“"”取得控制权，由位置0位开始尝试匹配，直到位置11处匹配成功，控制权交给“.*?”，匹配过程同2.2.1中非贪婪模式的匹配过程。“.*?”匹配的内容为“Regex”，匹配过程中进行了四次回溯。

如何消除回溯带来的匹配效率的损失，就是使用更小范围的子表达式，采用贪婪模式，提出正则表达式三："[^"]*"

首先“"”取得控制权，由位置0位开始尝试匹配，直到位置11处匹配成功，控制权交给“[^"]*”，匹配过程同2.2.2节中非贪婪模式的匹配过程。“[^"]*”匹配的内容为“Regex”，匹配过程中没有进行回溯。

3.2     效率提升——更快的报告失败

以上讨论的是匹配成功的演进过程，而对于一个正则表达式，在匹配失败的情况下，如果能够以最快的速度报告匹配失败，也会提升匹配效率，这或许是我们设计正则过程中最容易忽略的。而在源字符串数据量非常大，或正则表达式比较复杂的情况下，是否能够快速报告匹配失败，将对匹配效率产生直接的影响。

下面将构建匹配失败的正则表达式，对匹配过程进行分析。

以下匹配过程分析中，源字符串统一为：The phrase "regular expression" is called "Regex" for short.

3.2.1  非贪婪模式匹配失败过程分析

 

 

图3-1

构建匹配失败的非贪婪模式的正则表达式：".*?"@

由于最后的“@”的存在，这个正则表达式最后一定是匹配失败的，那么看一下匹配过程。

首先由“"”取得控制权，由位置0处开始尝试匹配，匹配失败，直到图中标示的A处匹配成功，控制权交给“.*?”。

“.*?”取得控制权后，由A后面的位置开始尝试匹配，由于是非贪婪模式，首先忽略匹配，将控制权交给“"”，同时记录一下回溯状态。“"”取得控制权后，由A后面的位置开始尝试匹配，匹配字符“r”失败，查找可供回溯的状态，将控制权交给“.*?”，由“.*?”匹配字符“r”。重复以上过程，直到“.*?”匹配了B处前面的字符“n”，“"”匹配了B处的字符“””，将控制权交给“@”。由“@”匹配接下来的空格“ ”，匹配失败，查找可供回溯的状态，控制权交给“.*?”，由“.*?”匹配空格。继续重复以上匹配过程，直到由“.*?”匹配到字符串结束位置，将控制权交给“"”。由于已经是字符串结束位置，匹配失败，报告整个表达式在位置11处匹配失败，一轮匹配尝试结束。

正则引擎传动装置使正则向前传动，进入下一轮尝试。后续匹配过程与第一轮尝试匹配过程基本类似，可以参考图3-1。

从匹配过程中可以看到，非贪婪模式的匹配失败过程，几乎每一步都伴随着回溯过程，对匹配效率的影响是很大的。

3.2.2  贪婪模式匹配失败过程分析——大范围子表达式

 

 

图3-2

PS：以上分析过程图示参考了《精通正则表达式》一书相关章节图示。

构建匹配失败的贪婪模式的正则表达式：".*"@

其中量词修饰的子表达式为匹配范围较大的“.”，由于最后的“@”的存在，这个正则表达式最后也是一定匹配失败的，看一下匹配过程。

首先由“"”取得控制权，由位置0处开始尝试匹配，匹配失败，直到图中标示的A处匹配成功，控制权交给“.*”。

“.*”取得控制权后，由A后面的位置开始尝试匹配，由于是贪婪模式，优化尝试匹配，一直匹配到字符串的结束位置，将控制权交给“"”。“"”取得控制权后，由于已经是字符串的结束位置，匹配失败，查找可供回溯的状态，将控制权交给“.*”，由“.*”让出已匹配字符“.”。重复以上过程，直到后面“"”匹配了C处后面的字符“””，将控制权交给“@”。由“@”匹配接下来D处的空格“ ”，匹配失败，查找可供回溯的状态，控制权交给“.*”，由“.*”让出已匹配文本。继续重复以上匹配过程，直到由“.*”让出所有已匹配的文本到I处，将控制权交给“"”。“"”匹配失败，由于已经没有可供回溯的状态，报告整个表达式在位置11处匹配失败，一轮匹配尝试结束。

正则引擎传动装置使正则向前传动，进入下一轮尝试。后续匹配过程与第一轮尝试匹配过程基本类似，可以参考图3-2。

从匹配过程中可以看到，大范围子表达式贪婪模式的匹配失败过程，从总体上看，与非贪婪模式没有什么区别，最终进行的回溯次数与非贪婪模式基本一致，对匹配效率的影响仍然很大。

3.2.3  贪婪模式匹配失败过程分析——改进的子表达式

 

 

图3-3

构建匹配失败的贪婪模式的正则表达式："[^"]*"@

其中量词修饰的子表达式，改为匹配范围较小的排除型字符组“[^"]”，由于最后的“@”的存在，这个正则表达式最后也是一定匹配失败的，看一下匹配过程。

首先由“"”取得控制权，由位置0处开始尝试匹配，匹配失败，直到图中标示的A处匹配成功，控制权交给“[^"]*”。

“[^"]*”取得控制权后，由A后面的位置开始尝试匹配，由于是贪婪模式，优先尝试匹配，一直匹配到B处，将控制权交给“"”。“"”匹配接下来的的字符“"”，匹配成功，将控制权交给“@”。由“@”匹配接下来的空格“ ”，匹配失败，查找可供回溯的状态，控制权交给“[^"]*”，由“[^"]*”让出已匹配文本。继续重复以上匹配过程，直到由“[^"]*”让出所有已匹配的文本到C处，将控制权交给“"”。“"”匹配失败，由于已经没有可供回溯的状态，报告整个表达式在位置11处匹配失败，一轮匹配尝试结束。

正则引擎传动装置使正则向前传动，进入下一轮尝试。后续匹配过程与第一轮尝试匹配过程基本类似，可以参考图3-3。

从匹配过程中可以看到，使用了排除型字符组的贪婪模式的匹配失败过程，从总体上看，大量减少了每轮回溯的次数，可以有效的提升匹配效率。

3.2.4  贪婪模式匹配失败过程分析——固化分组

通过3.2.3节的分析可以知道，由于“[^"]*”使用了排除型字符组，那么图3-3中，在A和B之间被匹配到的字符，就一定不会是字符“"”，所以B到C之间回溯过程就是多余的，也就是说在这之间的可供回溯的状态完全可以不记录。.NET中可以使用固化分组，Java中可以使用占有优先量词来实现这一效果。

 

 

图3-4

首先由“"”取得控制权，由位置0处开始尝试匹配，匹配失败，直到图中标示的A处匹配成功，控制权交给“(?>[^"]*)”。

“(?>[^"]*)”取得控制权后，由A后面的位置开始尝试匹配，由于是贪婪模式，优先尝试匹配，一直匹配到B处，将控制权交给“"”，在这一匹配过程中，不记录任何可供回溯的状态。“"”匹配接下来的字符“””，匹配成功，将控制权交给“@”。由“@”匹配接下来的空格“ ”，匹配失败，查找可供回溯的状态，由于已经没有可供回溯的状态，报告整个表达式在位置11处匹配失败，一轮匹配尝试结束。

正则引擎传动装置使正则向前传动，进入下一轮尝试。后续匹配过程与第一轮尝试匹配过程基本类似，可以参考图3-4。

从匹配过程中可以看到，使用了固化分组的贪婪模式的匹配失败过程，没有涉及到回溯，可以最大限度的提升匹配效率。

3.3     非贪婪模式向贪婪模式的转换

使用匹配范围较大的子表达式时，贪婪模式与非贪婪模式匹配到的内容会有所不同，但是通过优化子表达式，非贪婪模式可以实现的匹配，贪婪模式都可以实现。

比如在实际应用中，匹配img标签的内容。

举例：

需求：取得img标签中的图片地址，src=后固定为“””

源字符串：<img class="test" src="/img/logo.gif" title="测试" />

正则表达式一：<img\b.*?src="(.*?)".*?>

匹配结果中，捕获组1的内容即为图片地址。可以看到，这个例子中使用的都是非贪婪模式，而根据上面章节的分析，后面两个非贪婪模式都可以使用排除型字符组，将非贪婪模式转换为贪婪模式。

正则表达式二：<img\b.*?src="([^"]*)"[^>]*>

注：“src="…"”和标签结束标记符“>”之间的属性中，也可能出现字符“>”，但那是极端情况，这里不予讨论。

后两处非贪婪模式，可以通过排除型字符组转换为贪婪模式，提高匹配效率，而“src=”前的非贪婪模式，由于要排除的是一个字符序列“src=”，而不是单独的某一个或几个字符，所以不能使用排除型字符组。当然也不是没有办法，可以使用顺序环视来达到这一效果。

正则表达式三：<img\b(?:(?!src=).)*src="([^"]*)"[^>]*>

“(?!src=).”表示这样一个字符，从它开始，右侧不能是字符序列“src=”，而“(?:(?!src=).)*”就表示符合上面规则的字符，有0个或无限多个。这样就达到排除字符序列的目的，实现的效果同排除型字符组一样，只不过排除型字符组排除的是一个或多个字符，而这种环视结构排除的是一个或多个有序的字符序列。

但是以顺序环视的方式排除字符序列，由于在匹配每一个字符时，都要进行较多的判断，所以相对于非贪婪模式，是提升效率还是降低效率，要根据实际情况进行分析。对于简单的正则表达式，或是简单的源字符串，一般来说是非贪婪模式效率高些，而对于数量较大源字符串，或是复杂的正则表达式，一般来说是贪婪模式效率高些。

比如上面取得img标签中的图片地址需求，基本上用正则表达二就可以了；对于复杂的应用，如平衡组中，就需要使用结合环视的贪婪模式了。

以匹配嵌套div标签的平衡组为例：

Regex reg = new Regex(@"(?isx)                      #匹配模式，忽略大小写，“.”匹配任意字符

                      <div[^>]*>                      #开始标记“<div...>”

                          (?>                         #分组构造，用来限定量词“*”修饰范围

                              <div[^>]*>  (?<Open>)   #命名捕获组，遇到开始标记，入栈，Open计数加1

                          |                           #分支结构

                              </div>  (?<-Open>)      #狭义平衡组，遇到结束标记，出栈，Open计数减1

                          |                           #分支结构

                              (?:(?!</?div\b).)*      #右侧不为开始或结束标记的任意字符

                          )*                          #以上子串出现0次或任意多次

                          (?(Open)(?!))               #判断是否还有'OPEN'，有则说明不配对，什么都不匹配

                      </div>                          #结束标记“</div>”

                      ");

“(?:(?!</?div\b).)*”这里使用的就是结合环视的贪婪模式，虽然每匹一个字符都要做很多判断，但这种判断是基于字符的，速度很快，而如果这里使用非贪婪模式，那么每次要做的就是分支结构“|”的判断了，而分支结构是非常影响匹配效率的，其代价远远高于对确定字符的判断。而另外一个原因，就是贪婪模式可以结合固化分组来提升效率，而对非贪婪模式使用固化分组却是没有意义的。

4       贪婪与非贪婪——最后的回顾
4.1     一个例子的匹配原理回顾

再回过头来看一下2.1.1节例子中正则，前面从应用角度进行了分析，但讨论过匹配原理后会发现，匹配过程并不是那么简单的，下面从匹配原理角度分析的匹配过程。

 

 

图4-1

首先由“<”取得控制权，由位置0位开始尝试匹配，匹配字符“a”，匹配失败，第一轮匹配结束。第二轮匹配从位置1开始尝试匹配，同样匹配失败。第三轮从位置3开始尝试匹配，匹配字符“<”，匹配成功，控制权交给“d”。

“d”尝试匹配字符“d”，匹配成功，控制权交给“i”。重复以上过程，直到由“>”匹配到字符“>”，控制权交给“.*”。

“.*”属于贪婪模式，将从B处后的字符“t”开始，一直匹配到E处，也就是字符串结束位置，将控制权交给“<”。

“<”从字符串结束位置尝试匹配，匹配失败，向前查找可供回溯的状态，把控制权交给“.*”，由“.*”让出一个字符“c”，把控制权再交给“<”，尝试匹配，匹配失败，向前查找可供回溯的状态。一直重复以上过程，直到“.*”让出已匹配的字符“<”，实际上也就是让出了已匹配的子串“</div>cc”为止，“<”才匹配字符“<”成功，控制权交给“/”。

接下来由“/”、“d”、“i”、“v”分别匹配对应的字符成功，此时整个正则表达式匹配完毕。

4.2     贪婪与非贪婪——量词的细节
4.2.1  区间量词的非贪婪模式

前面提到的非贪婪模式，一直都是使用的“*?”，而没有涉及到其它的区间量词，对于“*?”和“+?”这样的非贪婪模式，大多数接触过正则表达式的人都可以理解，但是对于区间量词的非贪婪模式，比如“{m,n}?”，要么是没见过，要么是不理解，主要是这种应用场景非常少，所以被忽略了。

首先需要明确的一点，就是量词“{m,n}”是匹配优先量词，虽然它有了上限，但是在达到上限之前，能够匹配，还是要尽可能多的匹配的。而“{m,n}?”就是对应的忽略优先量词了，在可匹配可不匹配的情况下，尽可能少的匹配。

接下来举一个例子说明这种非贪婪模式的应用。

举例（参考 限制字符长度与最小匹配）：

需求：如何限制在长度为100的字符串中，从头匹配到最先出现的abc

csdn.{1,100}abc 这样写是最大匹配(1-100个字符串中，我需要最小的)

比如csdnfddabckjdsfjabc，匹配结果应为：csdnfddabc

正则表达式：csdn.{1,100}?abc

或许对这个例子还有人不是很理解，但是想想，其实“*”就等价于“{0,}”，“+”就等价于“{1,}”，“*?”也就是“{0,}?”，抽象出来也就是“{m,}?”，即上限为无穷大。如果上限为一个固定值，那就是“{m,n}?”，这样应该也就可以理解了。

“{m}”没有放在匹配优先量词中，同样的，“{m}?”虽然被部分语言所支持，但是也没有放在忽略优先量词中，主要是因为这两种量词，实现的效果是一样的，只有被修饰的子表达式匹配m次才能匹配成功，且没有可供回溯的状态，所以也不存在是匹配优先还是忽略优先的问题，也就不在本文的讨论范围内。事实上即使讨论也没有意义的，只要知道它们的匹配行为也就是了。

4.2.2  忽略优先量词的匹配下限

对于匹配优先量词的匹配下限很好理解，“?”等价于“{0,1}”，它修饰的子表达式，最少匹配0次，最多匹配1次；“*”等价于“{0,}”，它修饰的子表达式，最少匹配0次，最多匹配无穷多次；“+”等价于“{1,}”，它修饰的子表达式，最少匹配1次，最多匹配无穷多次。

对于忽略优先量词的下限，也是容易忽略的。

“??”也是忽略优先量词，被修饰的子表达式使用的也是非贪婪模式，“??”修饰的子表达式，最少匹配0次，最多匹配1次。在匹配过程中，遵循非贪婪模式匹配原则，先不匹配，即匹配0次，记录回溯状态，只有不得不匹配时，才去尝试匹配。

“*?”修饰的子表达式，最少匹配0次，最多匹配无穷多次；“+?”修饰的子表达式，最少匹配1次，最多匹配无穷多次，“+?”虽然使用的是非贪婪模式，在匹配过程中，首先要匹配一个字符，之后才是忽略匹配的，这一点也需要注意。

4.3     贪婪与非贪婪模式小结

?  从语法角度看贪婪与非贪婪

被匹配优先量词修饰的子表达式，使用的是贪婪模式；被忽略优先量词修饰的子表达式，使用的是非贪婪模式。

匹配优先量词包括：“{m,n}”、“{m,}”、“?”、“*”和“+”。

忽略优先量词包括：“{m,n}?”、“{m,}?”、“??”、“*?”和“+?”。

?  从应用角度看贪婪与非贪婪

贪婪与非贪婪模式影响的是被量词修饰的子表达式的匹配行为，贪婪模式在整个表达式匹配成功的前提下，尽可能多的匹配；而非贪婪模式在整个表达式匹配成功的前提下，尽可能少的匹配。非贪婪模式只被部分NFA引擎所支持。

?  从匹配原理角度看贪婪与非贪婪

能达到同样匹配结果的贪婪与非贪婪模式，通常是贪婪模式的匹配效率较高。

所有的非贪婪模式，都可以通过修改量词修饰的子表达式，转换为贪婪模式。

贪婪模式可以与固化分组结合，提升匹配效率，而非贪婪模式却不可以。