Python基础入门 - 正则表达式与综合实战

1. 初识正则表达式

1.1 课程介绍

1. 步骤介绍
   正则表达式入门及应用
   正则表达式的进阶
   正则表达式案例

1.2 正则表达式基本操作

1. 什么是正则表达式
   正则表达式(regex)是一些由字符和特殊符号组成的字符串。
   正则表达式是能按照某种模式匹配一系列有相似特征的字符串。
2. 正则表达式中的符号

符号	描述	示例
literal	匹配文本字符串的字面值literal	foo
re1|re2	匹配正则表达式re1或者re2	foo|bar
.	匹配任何字符(除了\n之外)	b.b
^	匹配字符串起始部分	^Dear
$	匹配字符串终止部分	/bin/*sh$
*	匹配0次或多次前面出现的正则表达式	[A-Za-z0-9]*
+	匹配1次或多次前面出现的正则表达式	[a-z]+\.com
?	匹配0次或1次前面出现的正则表达式，或指明非贪婪限模式匹配。	goo?
{N}	匹配N次前面出现的正则表达式	[0-9]{3}
{M, N}	匹配M-N次前面出现的正则表达式	[0-9]{5,9}
[...]	匹配来自字符集的任意单一字符	[aeiou]
[x-y]	匹配x~y范围中的任意单一字符	[0-9],[A-Za-z]
[^...]	不匹配此字符集中出现的任何一个字符，包括某一范围的字符(如果此字符集中出现)	[^aeiou],[^A-Za-z0-9]
(...)	匹配封闭的正则表达式，然后另存为子组	（[0-9]{3}?,f(oo|u)bar

贪婪模式：在整个表达式匹配成功的前提下，尽可能多的匹配字符。
非贪婪模式：在整个表达式匹配成功的前提下，尽可能少的匹配字符。
注释：默认是贪婪模式。

3. 正则表达式中的特殊字符
   \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]
\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_]
\s - 匹配任何不可见字符，包括空格、制表符、换页符等
   \S - 匹配任何可见字符
   \b - 匹配一个单词的边界
   \B - 匹配非单词边界
   \n - 匹配一个换行符
4. 修饰符
   re.I-使匹配对大小写不敏感
   re.L-做本地化识别（locale-aware）匹配
   re.M-多行匹配，影响 ^ 和 $
re.S-使.匹配包括换行在内的所有字符

1.3 正则表达式应用

1. 身份证号码匹配
   区域编号、出生年份、出生日期、性别(倒数第二位)
   (\d{6})(\d{4})((\d{2})(\d{2}))\d{2}\d([0-9]|X)
2. 电子邮箱表达式匹配
   [a-zA-Z0-9_-]+@[a-zA-Z0-9-]+(\.[a-zA-Z0-9-]+)*(\.[a-zA-Z]{2,5})
3. 贪婪模式与非贪婪模式

import re

content = "abcabca"
regex1 = re.compile('ab.*a')
regex2 = re.compile('ab.*?a')
print(regex1.match(content).group())  # abcabca
print(regex2.match(content).group())  # abca

1.4 正则表达式进阶

1. 使用re模块直接匹配

import re

print(re.match('hello', 'hello world'))  # 

2. 先编译再匹配

import re

# 将正则表达式编译
pattern = re.compile('hello')

# 通过match进行匹配
result = pattern.match('hello world')
print(result)  # 

注释：先编译再匹配的方式性能较高。

3. 匹配不到则返回None

import re

pattern = re.compile('hello')
print(pattern.match('Hello'))  # None

4. 忽略大小写

import re

pattern = re.compile('hello', re.I)
print(pattern.match('Hello'))  # 

5. r转义
   使用Python的r前缀，就不用考虑转义的问题了。

import re

pattern1 = re.compile('A\\b')
pattern2 = re.compile(r'A\b')

print(pattern1.match('A\b'))
# 
print(pattern1.match('A\b'))
# 

注释：pattern1和pattern2写法等价。

6. findall方法

import re

content = 'a1B22ccc333D4'

p2 = re.compile(r'[a-z]+', re.I)
print(p2.findall(content))  # ['a', 'B', 'ccc', 'D']

print(re.findall(r'[a-z]+', content, re.I))  # ['a', 'B', 'ccc', 'D']
print(re.findall(r'([a-z])\d', content, re.I))  # ['a', 'B', 'c', 'D']
print(re.findall(r'([a-z]+)(\d)', content, re.I))  # [('a', '1'), ('B', '2'), ('ccc', '3'), ('D', '4')]

注释：group与findall结合使用时，findall可以匹配组内字符串。

7. search方法

import re

content = 'hello world!'

regex = re.compile(r'world')
print(regex.search(content))
# 

print(re.search(r'world', content))
# 

8. match()与search()的区别
   match()函数只检测字符串开头位置是否匹配，匹配成功返回结果。用于判断字符串开头或整个字符串是否匹配，速度快。
   search()会整个字符串查找,直到找到一个匹配。

import re

content = 'hello world!'

print(re.search(r'hello', content))
# 
print(re.search(r'world', content))
# 

print(re.match(r'hello', content))
# 
print(re.match(r'world', content))
# None

9. group()和groups()的使用

import re

result = re.search(r'world', 'hello world!')
print(result)
# 
print(result.group())  # world
print(result.groups())  # ()

identity = '411423202010060028'
regex = re.compile(r'(\d{6})(?P\d{4})((?P\d{2})(?P\d{2}))\d{2}\d(?P[0-9]|X)')
result = regex.search(identity)
print(result.group())  # 411423202010060028
print(result.group(2))  # 2020
print(result.groups())  # ('411423', '2020', '1006', '10', '06', '8')
print(result.groupdict())
# {'year': '2020', 'month': '10', 'day': '06', 'sex': '8'}

注释：(?Pregex)表示给组regex命名为name。

10. split()正则切割

import re

s = 'one1two22three333four4five5six6'

print(re.split(r'\d+', s))
# ['one', 'two', 'three', 'four', 'five', 'six', '']

11. sub()正则替换

import re

# 字符替换
s = 'one1two22three333four4five5six6'
s1 = re.sub(r'\d+', '@', s)
print(s1)
# one@two@three@four@five@six@

# 分组替换
s2 = 'hello world'
s3 = re.sub(r'(\w+) (\w+)', r'\2 \1', s2)
print(s3)  # world hello


# 复杂替换
s3 = 'hello world'
s4 = re.sub(r'(\w+) (\w+)', lambda m: m.group(2).upper() + ' ' + m.group(1).upper(), s2)
print(s4)  # WORLD HELLO

1.5 正则表达式综合实战

1. 匹配html字符串中的图片src

import re

with open('src.html', encoding='utf-8') as f:
    html = f.read()
    regex = re.compile(r'')
    images = regex.findall(html)
    for ls in images:
        print(ls)

注释：?实现非贪婪匹配。findall获取group内字符串。

2. 综合实战 - 飞机大战

2.1 课程介绍

1. 课程目标
   掌握面向对象分析和开发的思想
   能对项目进行拆分，进行模块化开发
   了解项目开发的基本流程
   理解并运用Python包、模块相关知识
   理解并运用文件读写，函数式编程
   理解简单2d游戏开发的基本思路
   掌握IDE调试技巧
2. 重难点技能
   面向对象分析及开发方法
   Python包与模块：标准模块和第三方模块的使用
   Python多线程、多进程的运用
   游戏开发入门及对Pygame的使用

2.2 Pygame介绍及使用

1. Pygame介绍
   2D游戏开发工具包。
2. Pygame文档
   http://www.pygame.org/docs/
3. Pygame安装
   (1) 创建项目
   
   

   image.png
   
   (2) 安装pygame

(PlaneWars) ➜  PlaneWars pip install pygame
Collecting pygame
  Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/32/37/453bbb62f90feff2a2b75fc739b674319f5f6a8789d5d21c6d2d7d42face/pygame-1.9.6-cp37-cp37m-macosx_10_11_intel.whl (4.9MB)
    100% |████████████████████████████████| 4.9MB 1.5MB/s 
Installing collected packages: pygame
Successfully installed pygame-1.9.6
(PlaneWars) ➜  PlaneWars python

4. pygame示例

import sys, pygame

# 1. pygame初始化
pygame.init()

size = width, height = 320, 240  # 元组，等价于(320, 240)
speed = [2, 2]
black = 0, 0, 0  # 元组，等价于(0, 0, 0)

# 2. 创建窗口对象
screen = pygame.display.set_mode(size)
# 获取图片对象
ball = pygame.image.load("intro_ball.gif")
# 获取图片对象位置
ballrect = ball.get_rect()

# 3. 游戏主循环
while 1:
    # 处理游戏事件
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()

    # 更新游戏状态(图片对象位置)
    ballrect = ballrect.move(speed)
    if ballrect.left < 0 or ballrect.right > width:
        speed[0] = -speed[0]
    if ballrect.top < 0 or ballrect.bottom > height:
        speed[1] = -speed[1]
    
    # 窗口视图绘制
    screen.fill(black)  # 使用黑色填充窗口
    screen.blit(ball, ballrect)  # 指定位置绘制图片
    pygame.display.flip() # 更新窗口

5. 游戏中的图片
   (1) 图片加载
   bg = pygame.image.load(url)
   (2) 获取图片尺寸
   rect = bg.get_rect()
   (3) 图片移动
   rect.move((x, y))
   (4) 图片绘制
   screen.blit(ball, (x, y)/rect)

import sys, pygame

# 初始化
pygame.init()

# 屏幕对象
screen = pygame.display.set_mode((500, 500))
# 加载图片
ball = pygame.image.load('intro_ball.gif')
# 获取图片位置
rect = ball.get_rect()

while True:
    # 处理事件
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
    # 绘制
    screen.blit(ball, rect)
    screen.blit(ball, rect.move([50, 50]))
    screen.blit(ball, (100, 100))
    pygame.display.flip()

注释：pygame.display.set_mode()和pygame.image.load()方法返回值都是Surface对象。Surface.get_size()方法可以获取尺寸。

6. Surface对象与Rect对象
   (1) Surface对象
   pygame.Surface.get_size
   pygame.Surface.get_width
   pygame.Surface.get_height
   pygame.Surface.get_rect
   (2) Rect对象
   pygame.Rect.move
   Rect对象具有几个虚拟属性，可用于移动和对齐Rect
x,y,top, left, bottom, right,topleft, bottomleft, topright, bottomright,midtop, midleft, midbottom, midright,center, centerx, centery,size, width, height,w,h
   其中，尺寸初始信息为图片原始尺寸大小，位置初始信息为(0, 0)。
7. 游戏中的颜色和形状

import sys, pygame

# 初始化
pygame.init()

# 屏幕对象
screen = pygame.display.set_mode((500, 500))

red = pygame.Color(255, 0, 0)

while True:
    # 处理事件
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
    # 直线
    pygame.draw.line(screen, red, (10, 10), (80, 80), 5)
    # 矩形
    pygame.draw.rect(screen, red, (100, 100, 50, 50), 1)
    # 圆
    pygame.draw.circle(screen, red, (300, 300), 50, 10)
    pygame.display.flip()

8. 游戏中的文字

import sys, pygame


pygame.init()

screen = pygame.display.set_mode((500, 500))
red = pygame.Color(255, 0, 0)

font = pygame.font.Font('./static/hwxw.ttf', 60) # 字体文件 字体大小
text = font.render('华文新魏', True, red, (255, 255, 255)) # 文字 平滑字体 文字颜色 背景颜色

while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()

    screen.blit(text, (20, 100))
    pygame.display.flip()

注释：颜色可以用pygame.Color(R, G, B)生成，也可以用(R, G, B)元组表示。

9. 游戏中的音乐

import sys, pygame

pygame.init()

screen = pygame.display.set_mode((500, 500))

pygame.mixer.music.load('./static/bg_music.mp3')  # 加载音乐
pygame.mixer.music.set_volume(0.5)  # 设置音量(0-1)
pygame.mixer.music.play(-1)  # 循环播放

while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()

注释：game.mixer.music用来播放背景音乐。

10. 游戏中的音效

import pygame

pygame.init()
sound = pygame.mixer.Sound('./static/bullet.wav')
sound.play()

while True:
    pass

注释：pygame.mixer.Sound()播放音效。音频可以可以是OGG音频文件或者WAV音频文件

11. 游戏中的动画切换

import sys, pygame

pygame.init()

screen = pygame.display.set_mode((500, 500))

hero1 = pygame.image.load('./static/hero1.png')
hero2 = pygame.image.load('./static/hero2.png')
clock = pygame.time.Clock()

count = 1
while True:
    clock.tick(60)  # 设置动画帧数
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
    screen.fill((255, 255, 255))
    # 等价写法: screen.fill(pygame.Color(255, 255, 255))
    if count % 2 == 0:
        screen.blit(hero1, (100, 100))
    else:
        screen.blit(hero2, (100, 100))
    count += 1
    pygame.display.flip()

12. 精灵、精灵组与碰撞检测
    (1) 两个精灵之间的矩形检测
    pygame.sprite.collide_rect
    pygame.sprite.collide_rect_ratio
    (2) 两个精灵之间的圆形检测
    pygame.sprite.collide_circle
    pygame.sprite.collide_circle_ratio
    (3) 两个精灵之间的像素遮罩检测
    pygame.sprite.collide_mask
    (4) 精灵与精灵组之间的碰撞检测
    pygame.sprite.spritecollide
    (5) 两个精灵组之间的碰撞检测
    pygame.sprite.groupcollide
    (6) 将精灵从所有精灵组中删除
    pygame.sprite.Sprite.kill
    (7) 删除所有精灵
    pygame.sprite.Group.empty

import sys, pygame

# 初始化
pygame.init()

# 屏幕对象
screen = pygame.display.set_mode((500, 500))


class Block(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self, color, x, y, width, height):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image = pygame.Surface([width, height])
        self.image.fill(color)
        self.rect = pygame.Rect(x, y, width, height)

    def move(self, x, y):
        self.rect = self.rect.move(x, y)


s1 = Block((255, 0, 0), 50, 50, 50, 50)
s2 = Block((0, 255, 0), 90, 90, 100, 50)

while True:
    # 处理事件
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
    screen.blit(s1.image, s1.rect)
    screen.blit(s2.image, s2.rect)
    # 矩形检测碰撞
    result1 = pygame.sprite.collide_rect(s1, s2)
    # 使用缩放为一定比例的圆，检测两个小精灵之间的碰撞
    result2 = pygame.sprite.collide_circle_ratio(0.5)(s1, s2)
    print(result1, result2)  # 1 False
    pygame.display.flip()

2.3 实战：飞机大战游戏

1. 开发步骤
   面向对象项目分析
   项目初始化
   载入我方飞机
   载入敌方飞机
   碰撞检测、爆炸效果及音效
   成绩统计
2. 项目扩展完善
   使用多线程/多进程来扩展敌机数量
   爆炸效果延时展示
   添加游戏暂停功能
   添加中型敌机，大型敌机
   添加多条生命
   记录玩家的多条分数记录
   敌机发射子弹
3. 代码地址
   https://github.com/nmwei/PlaneWars
   https://github.com/nmwei/MyPlaneWars