正則表達式（regular expression）就是用一組由字母和符號組成的“表達式”來描述一個特征，然後去驗證另一個“字符串”是否符合這個特征。比如表達式“xy+” 描述的特征是“一個 ‘x’ 和 至少一個 ‘y' ”，那麼‘xy',‘xyy', ‘xyyyyyyy'都符合這個特征。
正則表達式主要應用場景
- 驗證字符串是否符合指定特征，比如驗證用戶名或密碼是否符合要求、是否是合法的郵件地址等；
- 用來查找字符串，從一個長的文本中查找符合指定特征的字符串，比查找固定字符串更加靈活方便；
- 用來替換，比普通的替換更強大。
正則表達式的規則
（1）普通字符
字母、數字、漢字、下劃線、以及沒有特殊定義的標點符號，都是"普通字符"。表達式中的普通字符，在匹配一個字符串的時候，匹配與之相同的一個字符。
（2）轉義字符
- 一些不便書寫的字符，采用在前面加“” 的方法。例如制表符、換行符等；
- 一些有特殊用處的標點符號，在前面加“” 後，代表該符號本身。例如{,}, [, ], /, , +, *, ., $, ^, |, ? 等；
轉義字符的匹配方法與“普通字符”類似，也是匹配與之相同的一個字符。
（3）能夠與 '多種字符' 匹配的表達式
正則表達式中的一些表示方法，可以匹配 ‘多種字符’ 中的任意一個字符。例如，表達式"d" 可以匹配任意一個數字。雖然可以匹配其中任意字符，但是隻能是一個，不是多個。
（4）自定義能夠匹配 '多種字符' 的表達式
使用方括號 [ ] 包含一系列字符，能匹配其中任意一個字符。用 [^ ] 包含一系列字符，則能匹配其中字符之外的任意一個字符。雖然可以匹配其中任意一個，但是隻能是一個，不是多個。
（5）修飾匹配次數的特殊符號
（6）一些代表抽象意義的特殊符號
思考題：寫出滿足下列要求的正則表達式
- 僅含6位數字的字符串
- 18位身份證號碼（最後一位可能包含X）
- 密碼(以字母開頭，長度在6~18之間，隻能包含字母、數字和下劃線)
匹配次數中的貪婪與非貪婪
在使用修飾匹配次數的特殊符號時，如“?”,“*”, “+”等，可以使同一個表達式能夠匹配不同的次數，具體匹配的次數隨被匹配的字符串而定。這種重復匹配不定次數的表達式在匹配過程中，總是盡可能多的匹配，這種匹配原則就叫作"貪婪" 模式 。例如，針對文本“dxxxdxxxd”，下列表達式匹配結果如下。
在修飾匹配次數的特殊符號後再加上一個"?" 號，則可以使匹配次數不定的表達式盡可能少的匹配，使可匹配可不匹配的表達式，盡可能的 "不匹配"。這種匹配原則叫作"非貪婪" 模式。如果少匹配就會導致整個表達式匹配失敗的時候，與貪婪模式類似，非貪婪模式會最小限度的再匹配一些，以使整個表達式匹配成功。例如，針對文本“dxxxdxxxd”，下列表達式匹配結果如下。
Python中的正則表達式庫 – re
- re庫是Python的標準庫，不需要額外安裝，主要用於字符串匹配
- 調用方式：import re
- re 庫采用raw string類型表示正則表達式，rawstring是不包含對轉義符再次轉義的字符串。例如:r'[1‐9]d{5}’
- re庫也可以采用string類型表示正則表達式，但更繁瑣，例如“'[1‐9]\d{5}'”
- 當正則表達式包含轉義符時，建議使用raw string
re庫的主要功能函數
註意group()和groups()的區別，一個是返回匹配的字符串，一個是返回各部分匹配內容組成的元組。當表達式中沒有圓括號時，groups()返回的是空元組，當存在圓括號時，有幾個圓括號groups()返回的元組裡就有幾個元素。
正則表達式案例-驗證用戶名
編寫程序實現下述功能，提示用戶輸入用戶名，要求用戶名以字母開頭，長度不少於3位，隻能包含字母、數字、下劃線，如果用戶輸入符合要求，則提示註冊成功，否則提示用戶名不符合要求，請重新輸入，一直循環直到用戶名符合要求為止。程序執行效果如下圖所示。
參考代碼如下：
import re # 導入正則表達式庫
name = input("請輸入用戶名，以字母開頭，長度不少於3位，隻能包含字母、數字、下劃線:") # 提示用戶輸入
match = re.match(r"^[a-zA-Z]w{2,}$", name) # 驗證輸入是否符合要求
while match is None: # 如果不符合要求，則循環
print("用戶名不符合要求，請重新輸入：", end=" ") # 提示用戶名不符合要求
name = input() # 重新獲取用戶輸入
match = re.match(r"^[a-zA-Z]w{2,}$", name) # 驗證輸入是否符合要求
print("恭喜你， {} ，註冊成功!".format(name)) # 提示註冊成功