【正则表达式】匹配数字或四则运算的正则表达式 |
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工作中遇到个需求,要验证用户输入的字符串是否为数字或四则运算式,过程中遇上了几个坑,虽然最后也没能完全解决这个问题,不过总算是有了个能用的正则表达式。 ^(\-?\d+[\.\+\-\*\/]?)*\-?\d+$该正则表达式: 可以匹配数字,正数负数小数皆可。 可以匹配数字,小数点以及 + - * / 组成的四则运算。 不支持优先级,即不支持括号 ()。 不支持带正号的正数出现在表达式开头,即不支持 +1 这种正数作为四则运算的开头。不支持优先级这个问题比较难解决,因为正则表达式是有穷自动机,带优先级的四则运算是上下文无关语法,等价于非确定性下推自动机,正则表达式解决不了这个问题,外加个人能力限制,所以只能用在匹配时替换掉括号的临时方案代替。 正则表达式平衡组可以确定括号是否成对出现,使用此表达式即可 ^((?\()|(?\))|[^()]+)*(?(open)(?!))$ 但是无法确定括号出现的位置。 不支持带正号的数字开头则是可以解决的,将开头第三个字起的 \-? 换成 [\+\-]? 即可。 构建过程 首先是 正整数匹配正整数匹配是最简单的,\d可以匹配数字,正整数是1个或多个数字重复,用+匹配,可得: \d+ 然后是 增加负整数的匹配负整数和正整数的区别就是负号,负号的出现的次数只会是负整数1次,正整数0次,用?匹配,可得: \-?\d+ 第三步 增加小数点的匹配小数点也同样有两种情况,整数时出现0次,小数时出现1次,小数的小数点后跟数字重复1次或更多次,可得: \-?\d+(\.\d+)? 第四步 增加四则运算的开头四则混合运算,会有括号或数字开头两种情况,数字会有正负整数或小数开头的四种情况,但不考虑括号,并且已经在第三步得到了匹配任何数字的表达式的情况下,四则运算只会以数字开头,所以直接: ^\-?\d+(\.\d+)? 第五步 增加减乘除符号加减乘除只会跟在数字后面,并且只会出现一次,可得: ^\-?d+(\.\d+)?[\+\-\*\/] 第六步 增加四则运算的结尾不考虑括号的情况下,四则运算的结尾同开头,只会出现数字,所以: ^\-?d+(\.\d+)?[\+\-\*\/]\-?\d+(\.\d+)?$ 第七步 增加四则运算的中间部分第六步得到的正则表达式只能匹配两个数字之间的加减乘除,而四则运算是多个数字之间的加减乘除,这一步需要解决这个问题。 首先随手写出几个不带括号的四则运算式: -10+5-3.6*4/8.5 8*1/4+-45+8*21 2--8*5.5/-7 分离开头的数字带符号,以及末尾的数字: 仔细观察可以得出以下规律:四则运算的中间部分,也是以数字后接运算符号的一个个节点组成的,如下: 中间的数字后接运算符号节点,可以用第五步的表达式,去掉匹配开头的 ^符号,即 \-?d+(\.\d+)?[+\-\*/] 来匹配,以为数字接符号节点,并且这个节点重复0次或任意次,可得: ^\-?d+(\.\d+)?[\+\-\*\/](\-?d+(\.\d+)?[\+\-\*\/])*\-?\d+(\.\d+)?$ 第八步 优化重复部分第七步中的表达式有明显重复的部分,作为程序员看到重复就会想到这部分可以优化一下,而 XX* 形式的正则表达式,在正则中可以用 X+ 来代替,可得: ^(\-?d+(\.\d+)?+[\+\-\*\/])+\-?\d+(\.\d+)?$不过这个表达式,可以匹配四则运算表达式但不能匹配数字了,而这二者之间的区别,在于数字接符号的节点出现0次还是出现更多次,即正则符号的 * ,故只需要将数字接符号的节点后的 +,替换为 * 就可以了: ^(\-?d+(\.\d+)?[\+\-\*\/])*\-?\d+(\.\d+)?$ 最后一步 优化小数点的部分第八步中得到的表达式,已经可以作为匹配数字或四则运算的正则表达式了,不过在观察四则运算式的时候,我还发现,小数点,和加减乘除出现的地方其实是一致的,如下: -10+ 5- 3. 6* -4/ 8. 5 8* 1/ 4+ -45+ 8* 21 2- -8* 5. 5/ -7 带或不带负号的数字,后接小数点或加减乘除,就组成了节点,节点重复任意次。 这样的话,将小数点视为加减乘除的同位,对表达式再次进行简化,可得: ^(\-?\d+[\.\+\-\*\/]?)*\-?\d+$这样就得到开始的正则表达式了。 总结没啥好总结的,不过这个过程真有趣。 总结记录一下,以后可能用的到。 以后也许会试试把括号的问题解决了。补充: 正则表达式平衡组可以确定括号是否成对出现,使用此表达式即可 ^((?\()|(?\))|[^()]+)*(?(open)(?!))$ 但是无法确定括号出现的位置。 |
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