在編寫處理字串的程式或網頁時，經常會有查詢符合某些複雜規則的字串的需要，正則表達式就是用於描述這些規則的工具，換句話說正則表達式是一種工具，它定義了字串的匹配模式（如何檢查一個字串是否有跟某種模式匹配的部分或者從一個字串中將與模式匹配的部分提取出來或者替換掉）。如果你在Windows操作系統中使用過檔案查詢並且在指定檔名時使用過萬用字元（*和?），那麼正則表達式也是與之類似的用來進行文字匹配的工具，只不過比起萬用字元正則表達式更強大，它能更精確地描述你的需求（當然你付出的代價是書寫一個正則表達式比打出一個萬用字元要複雜得多，要知道任何給你帶來好處的東西都是有代價的，就如同學習一門程式語言一樣），比如你可以編寫一個正則表達式，用來查詢所有以0開頭，後面跟着2-3個數字，然後是一個連字號「-」，最後是7或8位元數位的字串（像028-12345678或0813-7654321），這不就是國內的座機號碼嗎。最初計算機是爲了做數學運算而誕生的，處理的資訊基本上都是數值，而今天我們在日常工作中處理的資訊基本上都是文字數據，我們希望計算機能夠識別和處理符合某些模式的文字，正則表達式就顯得非常重要了。今天幾乎所有的程式語言都提供了對正則表達式操作的支援，Python通過標準庫中的re模組來支援正則表達式操作。
我們可以考慮下面 下麪一個問題：我們從某個地方（可能是一個文字檔案，也可能是網路上的一則新聞）獲得了一個字串，希望在字串中找出手機號和座機號。當然我們可以設定手機號是11位的數位（注意並不是隨機的11位數位，因爲你沒有見過「25012345678」這樣的手機號吧）而座機號跟上一段中描述的模式相同，如果不使用正則表達式要完成這個任務就會很麻煩。
關於正則表達式的相關知識，大家可以閱讀一篇非常有名的部落格叫《正則表達式30分鐘入門教學》，讀完這篇文章後你就可以看懂下面 下麪的表格，這是我們對正則表達式中的一些基本符號進行的扼要總結。
| 符號 | 解釋 | 範例 | 說明 |
|---|---|---|---|
| . | 匹配任意字元 | b.t | 可以匹配bat / but / b#t / b1t等 |
| \w | 匹配字母/數位/下劃線 | b\wt | 可以匹配bat / b1t / b_t等 但不能匹配b#t |
| \s | 匹配空白字元（包括\r、\n、\t等） | love\syou | 可以匹配love you |
| \d | 匹配數位 | \d\d | 可以匹配01 / 23 / 99等 |
| \b | 匹配單詞的邊界 | \bThe\b | |
| ^ | 匹配字串的開始 | ^The | 可以匹配The開頭的字串 |
| $ | 匹配字串的結束 | .exe$ | 可以匹配.exe結尾的字串 |
| \W | 匹配非字母/數位/下劃線 | b\Wt | 可以匹配b#t / b@t等 但不能匹配but / b1t / b_t等 |
| \S | 匹配非空白字元 | love\Syou | 可以匹配love#you等 但不能匹配love you |
| \D | 匹配非數位 | \d\D | 可以匹配9a / 3# / 0F等 |
| \B | 匹配非單詞邊界 | \Bio\B | |
| [] | 匹配來自字元集的任意單一字元 | [aeiou] | 可以匹配任一元音字母字元 |
| [^] | 匹配不在字元集中的任意單一字元 | [^aeiou] | 可以匹配任一非元音字母字元 |
| * | 匹配0次或多次 | \w* | |
| + | 匹配1次或多次 | \w+ | |
| ? | 匹配0次或1次 | \w? | |
| {N} | 匹配N次 | \w{3} | |
| {M,} | 匹配至少M次 | \w{3,} | |
| {M,N} | 匹配至少M次至多N次 | \w{3,6} | |
| | | 分支 | foo|bar | 可以匹配foo或者bar |
| (?#) | 註釋 | ||
| (exp) | 匹配exp並捕獲到自動命名的組中 | ||
| (? <name>exp) | 匹配exp並捕獲到名爲name的組中 | ||
| (?:exp) | 匹配exp但是不捕獲匹配的文字 | ||
| (?=exp) | 匹配exp前面的位置 | \b\w+(?=ing) | 可以匹配I’m dancing中的danc |
| (?<=exp) | 匹配exp後面的位置 | (?<=\bdanc)\w+\b | 可以匹配I love dancing and reading中的第一個ing |
| (?!exp) | 匹配後面不是exp的位置 | ||
| (?<!exp) | 匹配前面不是exp的位置 | ||
| *? | 重複任意次，但儘可能少重複 | a.*b a.*?b |
將正則表達式應用於aabab，前者會匹配整個字串aabab，後者會匹配aab和ab兩個字串 |
| +? | 重複1次或多次，但儘可能少重複 | ||
| ?? | 重複0次或1次，但儘可能少重複 | ||
| {M,N}? | 重複M到N次，但儘可能少重複 | ||
| {M,}? | 重複M次以上，但儘可能少重複 |
說明： 如果需要匹配的字元是正則表達式中的特殊字元，那麼可以使用\進行跳脫處理，例如想匹配小數點可以寫成\.就可以了，因爲直接寫.會匹配任意字元；同理，想匹配圓括號必須寫成\(和\)，否則圓括號被視爲正則表達式中的分組。
Python提供了re模組來支援正則表達式相關操作，下面 下麪是re模組中的核心函數。
| 函數 | 說明 |
|---|---|
| compile(pattern, flags=0) | 編譯正則表達式返回正則表達式物件 |
| match(pattern, string, flags=0) | 用正則表達式匹配字串 成功返回匹配物件 否則返回None |
| search(pattern, string, flags=0) | 搜尋字串中第一次出現正則表達式的模式 成功返回匹配物件 否則返回None |
| split(pattern, string, maxsplit=0, flags=0) | 用正則表達式指定的模式分隔符拆分字串 返回列表 |
| sub(pattern, repl, string, count=0, flags=0) | 用指定的字串替換原字串中與正則表達式匹配的模式 可以用count指定替換的次數 |
| fullmatch(pattern, string, flags=0) | match函數的完全匹配（從字串開頭到結尾）版本 |
| findall(pattern, string, flags=0) | 查詢字串所有與正則表達式匹配的模式 返回字串的列表 |
| finditer(pattern, string, flags=0) | 查詢字串所有與正則表達式匹配的模式 返回一個迭代器 |
| purge() | 清除隱式編譯的正則表達式的快取 |
| re.I / re.IGNORECASE | 忽略大小寫匹配標記 |
| re.M / re.MULTILINE | 多行匹配標記 |
說明： 上面提到的re模組中的這些函數，實際開發中也可以用正則表達式物件的方法替代對這些函數的使用，如果一個正則表達式需要重複的使用，那麼先通過compile函數編譯正則表達式並建立出正則表達式物件無疑是更爲明智的選擇。
下面 下麪我們通過一系列的例子來告訴大家在Python中如何使用正則表達式。
"""
驗證輸入使用者名稱和QQ號是否有效並給出對應的提示資訊
要求：使用者名稱必須由字母、數位或下劃線構成且長度在6~20個字元之間，QQ號是5~12的數位且首位不能爲0
"""
import re
def main():
username = input('請輸入使用者名稱: ')
qq = input('請輸入QQ號: ')
# match函數的第一個參數是正則表達式字串或正則表達式物件
# 第二個參數是要跟正則表達式做匹配的字串物件
m1 = re.match(r'^[0-9a-zA-Z_]{6,20}$', username)
if not m1:
print('請輸入有效的使用者名稱.')
m2 = re.match(r'^[1-9]\d{4,11}$', qq)
if not m2:
print('請輸入有效的QQ號.')
if m1 and m2:
print('你輸入的資訊是有效的!')
if __name__ == '__main__':
main()
提示： 上面在書寫正則表達式時使用了「原始字串」的寫法（在字串前面加上了r），所謂「原始字串」就是字串中的每個字元都是它原始的意義，說得更直接一點就是字串中沒有所謂的跳脫字元啦。因爲正則表達式中有很多元字元和需要進行跳脫的地方，如果不使用原始字串就需要將反斜槓寫作\\，例如表示數位的\d得書寫成\\d，這樣不僅寫起來不方便，閱讀的時候也會很吃力。
下面 下麪這張圖是截止到2017年底，國內三家運營商推出的手機號段。
[外連圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制 機製,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-wfqJeRP2-1597321096996)(./res/tel-start-number.png)]
import re
def main():
# 建立正則表達式物件 使用了前瞻和回顧來保證手機號前後不應該出現數字
pattern = re.compile(r'(?<=\D)1[34578]\d{9}(?=\D)')
sentence = '''
重要的事情說8130123456789遍，我的手機號是13512346789這個靚號，
不是15600998765，也是110或119，王大錘的手機號纔是15600998765。
'''
# 查詢所有匹配並儲存到一個列表中
mylist = re.findall(pattern, sentence)
print(mylist)
print('--------華麗的分隔線--------')
# 通過迭代器取出匹配物件並獲得匹配的內容
for temp in pattern.finditer(sentence):
print(temp.group())
print('--------華麗的分隔線--------')
# 通過search函數指定搜尋位置找出所有匹配
m = pattern.search(sentence)
while m:
print(m.group())
m = pattern.search(sentence, m.end())
if __name__ == '__main__':
main()
說明： 上面匹配國內手機號的正則表達式並不夠好，因爲像14開頭的號碼只有145或147，而上面的正則表達式並沒有考慮這種情況，要匹配國內手機號，更好的正則表達式的寫法是：
(?<=\D)(1[38]\d{9}|14[57]\d{8}|15[0-35-9]\d{8}|17[678]\d{8})(?=\D)，國內最近好像有19和16開頭的手機號了，但是這個暫時不在我們考慮之列。
import re
def main():
sentence = '你丫是傻叉嗎? 我操你大爺的. Fuck you.'
purified = re.sub('[操肏艹]|fuck|shit|傻[比屄逼叉缺吊屌]|煞筆',
'*', sentence, flags=re.IGNORECASE)
print(purified) # 你丫是*嗎? 我*你大爺的. * you.
if __name__ == '__main__':
main()
說明： re模組的正則表達式相關函數中都有一個flags參數，它代表了正則表達式的匹配標記，可以通過該標記來指定匹配時是否忽略大小寫、是否進行多行匹配、是否顯示偵錯資訊等。如果需要爲flags參數指定多個值，可以使用按位元或運算子進行疊加，如
flags=re.I | re.M。
import re
def main():
poem = '窗前明月光，疑是地上霜。舉頭望明月，低頭思故鄉。'
sentence_list = re.split(r'[，。, .]', poem)
while '' in sentence_list:
sentence_list.remove('')
print(sentence_list) # ['窗前明月光', '疑是地上霜', '舉頭望明月', '低頭思故鄉']
if __name__ == '__main__':
main()
如果要從事爬蟲類應用的開發，那麼正則表達式一定是一個非常好的助手，因爲它可以幫助我們迅速的從網頁程式碼中發現某種我們指定的模式並提取出我們需要的資訊，當然對於初學者來收，要編寫一個正確的適當的正則表達式可能並不是一件容易的事情（當然有些常用的正則表達式可以直接在網上找找），所以實際開發爬蟲應用的時候，有很多人會選擇Beautiful Soup或Lxml來進行匹配和資訊的提取，前者簡單方便但是效能較差，後者既好用效能也好，但是安裝稍嫌麻煩，這些內容我們會在後期的爬蟲專題中爲大家介紹。