Python 学习笔记（四）正则、闭合、生成器

（一）正则表达式

基本规则：

• ^ 匹配字符串开始位置。
• $ 匹配字符串结束位置。
• \b 匹配一个单词边界。
• \d 匹配一个数字。
• \D 匹配一个任意的非数字字符。
• x? 匹配可选的x字符。换句话说，就是0个或者1个x字符。
• x* 匹配0个或更多的x。
• x+ 匹配1个或者更多x。
• x{n,m} 匹配n到m个x，至少n个，不能超过m个。
• (a|b|c) 匹配单独的任意一个a或者b或者c。
• (x) 这是一个组，它会记忆它匹配到的字符串。你可以用re.search返回的匹配对象的groups()函数来获取到匹配的值。
• [abc] 匹配a b c 中的一个
• [^abc] 除了 a、 b 或 c 之外的任何字符

案例1：罗马数字

在罗马数字中，有七个不同的数字可以以不同的方式结合起来表示其他数字。

• I = 1
• V = 5
• X = 10
• L = 50
• C = 100
• D = 500
• M = 1000

下面是几个通常的规则来构成罗马数字：

• 大部分时候用字符相叠加来表示数字。I是1， II是2， III是3。VI是6（挨个看来，是“5 和 1”的组合），VII是7，VIII是8。
• 含有10的字符（I，X，C和M）最多可以重复出现三个。为了表示4，必须用同一位数的下一个更大的数字5来减去一。不能用IIII来表示4，而应该是IV（意思是比5小1）。40写做XL（比50小10），41写做XLI，42写做XLII，43写做XLIII，44写做XLIV（比50小10并且比5小1）。
• 有些时候表示方法恰恰相反。为了表示一个中间的数字，需要从一个最终的值来减。比如：9需要从10来减：8是VIII，但9确是IX（比10小1），并不是VIII（I字符不能重复4次）。90是XC，900是CM。
• 表示5的字符不能在一个数字中重复出现。10只能用X表示，不能用VV表示。100只能用C表示，而不是LL。
• 罗马数字是从左到右来计算，因此字符的顺序非常重要。DC表示600，而CD完全是另一个数字400（比500小100）。CI是101，IC不是一个罗马数字（因为你不能从100减1，你只能写成XCIX，表示比100小10，且比10小1）

可以从千位开始表示：

pattern = '^M{0,3}(CM|CD|D?C{0,3})(XC|XL|L?X{0,3})(IX|IV|V?I{0,3})$'

转为松散正则表达式，

>>> pattern = '''
    ^                   # beginning of string
    M{0,3}              # thousands - 0 to 3 Ms
    (CM|CD|D?C{0,3})    # hundreds - 900 (CM), 400 (CD), 0-300 (0 to 3 Cs),
                        #            or 500-800 (D, followed by 0 to 3 Cs)
    (XC|XL|L?X{0,3})    # tens - 90 (XC), 40 (XL), 0-30 (0 to 3 Xs),
                        #        or 50-80 (L, followed by 0 to 3 Xs)
    (IX|IV|V?I{0,3})    # ones - 9 (IX), 4 (IV), 0-3 (0 to 3 Is),
                        #        or 5-8 (V, followed by 0 to 3 Is)
    $                   # end of string
    '''

re.search(pattern, 'M', re.VERBOSE)

注意，如果要使用松散正则表达式，需要传递一个叫re.VERBOSE的参数

案例2：电话格式

• 800-555-1212
• 800 555 1212
• 800.555.1212
• (800) 555-1212
• 1-800-555-1212
• 800-555-1212-1234
• 800-555-1212x1234
• 800-555-1212 ext. 1234
• work 1-(800) 555.1212 #1234

>>> phonePattern = re.compile(r'(\d{3})\D*(\d{3})\D*(\d{4})\D*(\d*)$')  ①
>>> phonePattern.search('work 1-(800) 555.1212 #1234').groups()         ②
('', '', '', '')
>>> phonePattern.search('800-555-1212')                                 ③
('', '', '', '')
>>> phonePattern.search('')                               ④
('', '', '', '')

>>> phonePattern = re.compile(r'''
                # don't match beginning of string, number can start anywhere
    (\d{3})     # area code is 3 digits (e.g. '800')
    \D*         # optional separator is any number of non-digits
    (\d{3})     # trunk is 3 digits (e.g. '555')
    \D*         # optional separator
    (\d{4})     # rest of number is 4 digits (e.g. '1212')
    \D*         # optional separator
    (\d*)       # extension is optional and can be any number of digits
    $           # end of string
    ''', re.VERBOSE)
>>> phonePattern.search('work 1-(800) 555.1212 #1234').groups()  ①
('', '', '', '')

案例3：复数名词

• 如果某个单词以 S 、X 或 Z 结尾，添加 ES 。Bass 变成 basses， fax 变成 faxes，而 waltz 变成 waltzes。
• 如果某个单词以发音的 H 结尾，加 ES；如果以不发音的 H 结尾，只需加上 S 。什么是发音的 H ？指的是它和其它字母组合在一起发出能够听到的声音。因此 coach 变成 coaches 而 rash 变成 rashes，因为在说这两个单词的时候，能够听到 CH 和 SH 的发音。但是 cheetah 变成 cheetahs，因为 H 不发音。
• 如果某个单词以发 I 音的字母 Y 结尾，将 Y 改成 IES；如果 Y 与某个原因字母组合发其它音的话，只需加上 S 。因此 vacancy 变成 vacancies，但 day 变成 days 。
• 如果所有这些规则都不适用，只需加上 S 并作最好的打算。

def plural(noun):
    if re.search('[sxz]$', noun):
        return re.sub('$', 'es', noun)         ①
    elif re.search('[^aeioudgkprt]h$', noun):  ②
        return re.sub('$', 'es', noun)
    elif re.search('[^aeiou]y$', noun):        ③
        return re.sub('y$', 'ies', noun)
    else:
        return noun + 's'

>>>re.sub('([^aeiou])y$', r'\1ies','vacancy') 

'vacancies'

\1，它表示“嘿，记住的第一个分组呢？把它放到这里。”在此例中， 记住了 y 之前的 c ，在进行替换时，将用 c 替代 c，用 ies 替代 y 。（如果有超过一个的记忆分组，可以使用 \2 和\3 等等。）

（二）闭合

在动态函数中使用外部参数值的技术称为 闭合【closures】

import re

def match_sxz(noun):
    return re.search('[sxz]$', noun)

def apply_sxz(noun):
    return re.sub('$', 'es', noun)

def match_h(noun):
    return re.search('[^aeioudgkprt]h$', noun)

def apply_h(noun):
    return re.sub('$', 'es', noun)

def match_y(noun):                             ①
    return re.search('[^aeiou]y$', noun)

def apply_y(noun):                             ②
    return re.sub('y$', 'ies', noun)

def match_default(noun):
    return True

def apply_default(noun):
    return noun + 's'

rules = ((match_sxz, apply_sxz),               ③ # rules 数据结构——一个函数对的序列
         (match_h, apply_h),
         (match_y, apply_y),
         (match_default, apply_default)
         )

def plural(noun):
    for matches_rule, apply_rule in rules:
        if matches_rule(noun):
            return apply_rule(noun)

匹配模式列表：

import re

def build_match_and_apply_functions(pattern, search, replace):
    def matches_rule(word):                                     ①
        return re.search(pattern, word)
    def apply_rule(word):                                       ②
        return re.sub(search, replace, word)
    return (matches_rule, apply_rule)                           ③

如何调用这个函数呢：

patterns = \                                                        ①
  (
    ('[sxz]$',           '$',  'es'),
    ('[^aeioudgkprt]h$', '$',  'es'),
    ('(qu|[^aeiou])y$',  'y$', 'ies'),
    ('$',                '$',  's')                                 ②
  )
rules = [build_match_and_apply_functions(pattern, search, replace)  ③
         for (pattern, search, replace) in patterns]

patterns 为字符串 的元组的元组

rules 为一个元组列表，每个元组都是一对函数

匹配模式文件

将规则放在独立的文件中，便于维护。

[plural4-rules.txt]

[sxz]$               $    es
[^aeioudgkprt]h$     $    es
[^aeiou]y$          y$    ies
$                    $    s

import re

def build_match_and_apply_functions(pattern, search, replace):  ①
    def matches_rule(word):
        return re.search(pattern, word)
    def apply_rule(word):
        return re.sub(search, replace, word)
    return (matches_rule, apply_rule)

rules = []
with open('plural4-rules.txt', encoding='utf-8') as pattern_file:  ② #with 语句创建了叫做 context【上下文】的东西：当 with 块结束时，Python 将自动关闭文件
    for line in pattern_file:                                      ③
        pattern, search, replace = line.split(None, 3)             ④ #None 代表空格或者制表符，3表示只取前3个
        rules.append(build_match_and_apply_functions(              ⑤
                pattern, search, replace))

（二）生成器

>>> def make_counter(x):
    print('entering make_counter')
    while True:
        print('-'*50)
        yield x
        print('incrementing x %d' % (x))
        x = x+1

>>> counter = make_counter(2)  #仅仅调用，未执行
>>> counter   #返回了一个生成器对象
<generator object make_counter at 0x00F7B5F8>
>>> next(counter)  #next() 函数以一个生成器对象为参数，并返回其下一个值
entering make_counter
--------------------------------------------------
2
>>> next(counter)
incrementing x 2
--------------------------------------------------
3   #停止在yield位置

*  “yield” 暂停一个函数。“next()” 从其暂停处恢复其运行。

斐波那奇生成器

def fib(max):
    a, b = 0, 1          ①
    while a < max:
        yield a          ②
        a, b = b, a + b  ③

>>> for n in fib(1000):      ①
...     print(n, end=' ')    ②
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987
>>> list(fib(1000))          ③ #将一个生成器传递给 list() 函数，它将遍历整个生成器,并返回所有数值的列表
[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987]