详细讲解平衡组

这篇文章适合你吗?

要读懂这篇文章的精髓,你最好要有一点正则匹配原理的基础。比如".*?"匹配文本内容"asp163",稍懂正则表达式的人都知道可以匹配,但是你知道他的匹配过程吗?如果你不太清楚,那么下面的内容,对你来说可能不太适合,或许,看的太吃力且无法领悟平衡组的用法。因此,我建议你先了解正则表达式NFA引擎的匹配原理。想要整理一份易懂易描述的话,的确要费些时间,但不知道这篇内容会不会达到我预期的效果。慢慢完善吧~(注:这是我2010年写的,现在拿过来,有时间将自己做为读者来看本篇文章,修改有问题的地方,并增加些实例,尽量做到通俗易懂。)

一般正则教程中对平衡组的介绍

如果想要匹配可嵌套的层次性结构的话,就得使用平衡组了。举个例子吧,如何把“xx <aa <bbb> <bbb> aa> yy”这样的字符串里,最长的尖括号内的内容捕获出来?

这里需要用到以下的语法构造:
(?<group>) 把捕获的内容命名为group,并压入堆栈
(?<-group>) 从堆栈上弹出最后压入堆栈的名为group的捕获内容,如果堆栈本来为空,则本分组的匹配失败
(?(group)yes|no) 如果堆栈上存在以名为group的捕获内容的话,继续匹配yes部分的表达式,否则继续匹配no部分
(?!) 顺序否定环视,由于没有后缀表达式,试图匹配总是失败

如果你不是一个程序员(或者你是一个对堆栈的概念不熟的程序员),你就这样理解上面的三种语法吧:第一个就是在黑板上写一个(或再写一个)"group",第二个就是从黑板上擦掉一个"group",第三个就是看黑板上写的还有没有"group",如果有就继续匹配yes部分,否则就匹配no部分。
我们需要做的是每碰到了左括号,就在黑板上写一个"group",每碰到一个右括号,就擦掉一个,到了最后就看看黑板上还有没有-如果有那就证明左括号比右括号多,那匹配就应该失败(为了能看得更清楚一点,我用了(?'group')的语法):

< #最外层的左括号 [^<>]* #最外层的左括号后面的不是括号的内容 ( ( (?'Open'<) #碰到了左括号,在黑板上写一个"Open" [^<>>]* #匹配左括号后面的不是括号的内容 )+ ( (?'-Open'>) #碰到了右括号,擦掉一个"Open" [^<>]* #匹配右括号后面不是括号的内容 )+ )* (?(Open)(?!)) #在遇到最外层的右括号前面,判断黑板上还有没有没擦掉的"Open";如果有,则匹配失败 > #最外层的右括号

我为什么写这篇文章

看了上面的介绍,你明白了吗?在我未理解正则表达式匹配原理之前,看上面对于平衡组的介绍,似懂非懂,且只能当做模板记住,而不能灵活运用。因此查阅大量有关正则方面的资料,这里尤其感谢lxcnn的技术文档及《精通正则表达式》这本书,让我对正则表达式有了更深入、更系统的理解,因此,在它们的基础之上,我就结合自己的学习经历做个小结,一来做为学习笔记存档,另外,如果能解决你的疑惑,也是件让人高兴的事。
我先暂不分析上面的代码,先讲解一下关于平衡组相关的概念及知识。
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平衡组的概念及作用

平衡组,故名思义,平衡即对称,主要是结合几种正则语法规则,提供对配对出现的嵌套结构的匹配。平衡组有狭义与广义两种定义,狭义平衡组指(?Expression) 语法,而广义平衡组并不是固定的语法规则,而是几种语法规则的综合运用,我们平时所说的平衡组通常指的是广义平衡组。本文中如无特殊说明,平衡组这种简写指的是广义平衡组。
平衡组的匹配原理
平衡组的匹配原理可以用堆栈来解释,先举个例子,再根据例子进行解释。

源字符串:a+(b*(c+d))/e+f-(g/(h-i))*j
正则表达式:((?<Open>\()|(?<−Open>)|[^()])*(?(Open)(?!))\)
需求说明:匹配成对出现的()中的内容
输出:(b*(c+d)) 和 (g/(h-i))
我将上面正则表达式代码分行写,并加上注释,这样看起来有层次,而且方便

\( #普通字符“(” ( #分组构造,用来限定量词“*”修饰范围 (?<Open>\() #命名捕获组,遇到开括弧“Open”计数加1 | #分支结构 (?<-Open>\)) #狭义平衡组,遇到闭括弧“Open”计数减1 | #分支结构 [^()]+ #非括弧的其它任意字符 )* #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 \) #普通闭括弧

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