Python re 模块使用完全教程

这篇应该是介绍 python 内置模块的最后一篇

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一、模块简介

re 模块是 Python 标准库中处理正则表达式的核心工具，提供强大的文本模式匹配、搜索和替换功能。通过特定的语法规则，可以快速完成以下任务：

• 数据验证（邮箱/手机号格式校验）
• 文本内容提取（日志分析/网页爬虫）
• 批量文本处理（格式转换/敏感词过滤）
• 复杂字符串操作（多条件分割/模板替换）

正则表达式引擎基于 PCRE（Perl Compatible Regular Expressions）实现

二、核心功能

1. 函数介绍

函数名称	匹配范围	返回类型	适用场景	性能特点
re.match	仅字符串开头	Match/None	格式校验	快速失败
re.search	全局首次匹配	Match/None	内容提取	中等性能
re.findall	所有非重叠匹配	list	批量数据收集	内存消耗高
re.finditer	所有非重叠匹配	iterator	大文本处理	内存友好
re.split	分割字符串	list	复杂分隔符处理	替代str.split
re.compile	-	Pattern对象	高频正则表达式复用	提升30%性能

三. 功能详解

1. re.match(pattern, string, flags=0)

• 特点
  • 仅匹配字符串开头，如果不是起始位置匹配成功的话，match() 就返回 None。
  • 相当于自动添加^锚点

参数说明

参数	描述
pattern	匹配的正则表达式
string	要匹配的字符串。
flags	标志位，用于控制正则表达式的匹配方式，如：是否区分大小写，多行匹配等等。参见：正则表达式修饰符 - 可选标志

• 返回值
  • 成功：re.Match对象,使用 group(num) 或 groups() 匹配对象函数来获取匹配表达式
  • 失败：None

匹配对象方法	描述
group(num=0)	匹配的整个表达式的字符串，group() 可以一次输入多个组号，在这种情况下它将返回一个包含那些组所对应值的元组。
groups()	返回一个包含所有小组字符串的元组，从 1 到 所含的小组号。

• 使用案例

# 验证字符串是否以数字开头,调用这个方法等同于 r'^\d+'
# 如果匹配的字符串是c123abc，是匹配不到的
if re.match(r'\d+', '123abc'):
    print("Valid header")
else:
    print("Invalid header")

# 提取开头的版本号
version = re.match(r'v?(\d+\.\d+)', 'v3.8.1').group(1)  # '3.8'

2. re.search(pattern, string, flags=0)

• 特点
  • 扫描整个字符串寻找第一个匹配
  • 支持复杂定位逻辑

• 参数与返回：同re.match

• 使用案例

# 查找第一个有效数字串,只匹配第一个
text = "Total: 1500 items, price $299"
match = re.search(r'\d+', text)
if match:
    print(f"价格：{match.group()}")  # 1500

# 带条件的搜索
pattern = r'(?<=ID:)\s*[A-Z0-9]{8}'  # 查找ID后的8位编码
id_code = re.search(pattern, "User ID: AB3XK9P2").group()  # AB3XK9P2

3. re.compile(pattern, flags=0)

• 特点
  • 预编译正则表达式，生成一个正则表达式（ Pattern ）对象
  • 适合高频调用场景
• 参数说明：
  • pattern : 一个字符串形式的正则表达式
  • flags 可选，表示匹配模式，比如忽略大小写，多行模式等，具体参数为：
    • re.IGNORECASE 或 re.I - 使匹配对大小写不敏感
    • re.L 表示特殊字符集 \w, \W, \b, \B, \s, \S 依赖于当前环境
    • re.MULTILINE 或 re.M - 多行模式，改变 ^ 和 $ 的行为，使它们匹配字符串的每一行的开头和结尾。
    • re.DOTALL 或 re.S - 使 . 匹配包括换行符在内的任意字符。
    • re.ASCII - 使 \w, \W, \b, \B, \d, \D, \s, \S 仅匹配 ASCII 字符。
    • re.VERBOSE 或 re.X - 忽略空格和注释，可以更清晰地组织复杂的正则表达式。

这些标志可以单独使用，也可以通过按位或（|）组合使用。例如，re.IGNORECASE | re.MULTILINE 表示同时启用忽略大小写和多行模式。

• 返回：re.Pattern对象

• 使用案例

# 预编译邮箱验证正则
email_re = re.compile(
    r'''(
        [\w\.-]+          # 用户名
        @ 
        [\w\.-]+          # 域名
        \.
        [a-zA-Z]{2,4}     # 顶级域名
    )''', re.VERBOSE)

# 复用编译对象
valid = email_re.match('[email protected]') is not None  # True

案例调用match匹配成功时返回一个 Match 对象，其中：

• group([group1, …]) 方法用于获得一个或多个分组匹配的字符串，当要获得整个匹配的子串时，可直接使用 group() 或 group(0)；
• start([group]) 方法用于获取分组匹配的子串在整个字符串中的起始位置（子串第一个字符的索引），参数默认值为 0；
• end([group]) 方法用于获取分组匹配的子串在整个字符串中的结束位置（子串最后一个字符的索引+1），参数默认值为 0；
• span([group]) 方法返回 (start(group), end(group))。

4. re.findall(pattern, string, flags=0)

• 特点：在字符串中找到正则表达式所匹配的所有子串，并返回一个列表，如果有多个匹配模式，则返回元组列表，如果没有找到匹配的，则返回空列表。
  ^注意： match 和 search 是匹配一次 findall 匹配所有。

• 参数说明

  • pattern 匹配模式。
  • string 待匹配的字符串。
  • pos 可选参数，指定字符串的起始位置，默认为 0。
  • endpos 可选参数，指定字符串的结束位置，默认为字符串的长度。

• 返回值

  • 无分组：匹配字符串列表 [‘a’, ‘b’, …]
  • 有分组：分组元组列表 [(‘a’, ‘1’), …]

• 使用案例

# 提取所有数字
numbers = re.findall(r'\d+', 'A1B23C456')
print(numbers)  # ['1','23','456']

# 分组提取日期成分
dates = re.findall(r'(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})', '2023-08-01, 2025-03-15')
print(dates)  # [('2023','08','01'), ('2025', '03', '15')]

5. re.finditer(pattern, string, flags=0)

• 特点
  • 和 findall 类似，在字符串中找到正则表达式所匹配的所有子串，并把它们作为一个迭代器返回
  • 处理大文本时内存更高效

参数	描述
pattern	匹配的正则表达式
string	要匹配的字符串。
flags	标志位，用于控制正则表达式的匹配方式，如：是否区分大小写，多行匹配等等。参见：正则表达式修饰符 - 可选标志

• 返回值： callable_iterator对象

• 使用案例

# 处理100MB日志文件
with open('server.log') as f:
    for match in re.finditer(r'$$(ERROR|WARN)$$.*?(req_id=\w+)', f.read()):
        level = match.group(1)
        req_id = match.group(2)
        print(f"{level}报警：{req_id}")

6. re.split(pattern, string, maxsplit=0, flags=0)

• 特点

  • split 方法按照能够匹配的子串将字符串分割后返回列表
  • 保留分割符内容（使用分组时）

• 参数说明

参数	描述
pattern	匹配的正则表达式
string	要匹配的字符串。
maxsplit	分割次数，maxsplit=1 分割一次，默认为 0，不限制次数。
flags	标志位，用于控制正则表达式的匹配方式，如：是否区分大小写，多行匹配等等。参见：正则表达式修饰符 - 可选标志

• 使用案例

# 复杂分隔符分割
text = "apple, banana;cherry|orange"
parts = re.split(r'[,;|]\s*', text)  # ['apple','banana','cherry','orange']

# 带保留分隔符的分割
re.split(r'([,;])', 'a,b;c')  # ['a', ',', 'b', ';', 'c']

# 控制分割次数
re.split(r'\d+', 'a1b22c333d', maxsplit=2)  # ['a','b','c333d']

四、综合应用案例

日志分析系统

log_pattern = re.compile(r'''
    (?P\d{4}-\d{2}-\d{2}\s\d{2}:\d{2}:\d{2})  # 时间
    \s\|\s
    (?PINFO|ERROR|WARN)                      # 日志级别
    \s\|\s
    (?P\w+)\.py                             # 模块
    :(?P\d+)                                  # 行号
    \s-\s
    (?P.+)                                     # 消息
''', re.VERBOSE)

for log in open('app.log'):
    if (match := log_pattern.search(log)):
        print(f"{match.group('time')} [{match.group('level')}]", 
              f"{match.group('module')}:{match.group('line')}",
              match.group('msg'))

五、正则表达式修饰符 - 可选标志

正则表达式可以包含一些可选标志修饰符来控制匹配的模式。
以下标志可以单独使用，也可以通过按位或（|）组合使用。例如：re.IGNORECASE | re.MULTILINE 表示同时启用忽略大小写和多行模式。

最佳实践建议

1. ​优先使用编译对象：当正则使用超过3次时
2. ​合理使用分组：避免过多捕获组影响性能
3. ​注意贪婪匹配：非贪婪模式.*?可避免意外匹配
4. ​处理特殊字符：用re.escape()处理动态输入
5. 控制回溯次数：复杂正则可能引发性能问题

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完整API文档：Python re模块官方文档

模块	功能说明
用户管理	1. 注册登录 2. 权限控制 3. 资料修改
订单系统	创建订单 支付处理 物流跟踪