JAVA正则表达式之贪婪、勉强和侵占

　　在JAVA正则表达式中量词（quantifiers）允许指定匹配出现的次数，方便起见，当前 Pattern API 规范下，描述了贪婪、勉强和侵占三种量词。首先粗略地看一下，量词X?、X??和X?+都允许匹配 X 零次或一次，精确地做同样的事情，但它们之间有着细微的不同之处。

量　词　种　类			意　　义
贪婪	勉强	侵占
X?	X??	X?+	匹配 X 零次或一次
X*	X*?	X*+	匹配 X 零次或多次
X+	X+?	X++	匹配 X 一次或多次
X{n}	X{n}?	X{n}+	匹配 X n 次
X{n,}	X{n,}?	X{n,}+	匹配 X 至少 n 次
X{n,m}	X{n,m}?	X{n,m}+	匹配 X 至少 n 次，但不多于 m 次

　　开始之前准备一段可以重复测试的代码：

import java.util.Scanner;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class RegexDemo {
	public static void main(String[] args) {
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		while (true) {
			System.out.print("\nRegex:");
			Pattern pattern = Pattern.compile(sc.nextLine());
			System.out.print("String to search: ");
			Matcher matcher = pattern.matcher(sc.nextLine());
			boolean found = false;
			while (matcher.find()) {
				System.out.println("Found the text \"" + matcher.group()
						+ "\" starting at index " + matcher.start()
						+ " and ending at index " + matcher.end() + ".");
				found = true;
			}
			if (!found) {
				System.out.println("No match found.");
			}
		}
	}
}

　　从贪婪量词开始，构建三个不同的正则表达式：字母a后面跟着?、*和+。接下来看一下，用这些表达式来测试输入的字符串是空字符串时会发生些什么：

Regex:a?
String to search:
Found the text "" starting at index 0 and ending at index 0.

Regex:a*String to search: Found the text "" starting at index 0 and ending at index 0.

Regex:a+String to search: No match found.

• 零长度匹配

　　在上面的例子中，开始的两个匹配是成功的，这是因为表达式a?和a*都允许字符出现零次。就目前而言，这个例子不像其他的，也许你注意到了开始和结束的索引都是 0。输入的空字符串没有长度，因此该测试简单地在索引 0 上匹配什么都没有，诸如此类的匹配称之为零长度匹配（zero-length-matches）。零长度匹配会出现在以下几种情况：输入空的字符串、在输入字符串的开始处、在输入字符串最后字符的后面，或者是输入字符串中任意两个字符之间。由于它们开始和结束的位置有着相同的索引，因此零长度匹配是容易被发现的。
　　我们来看一下关于零长度匹配更多的例子。把输入的字符串改为单个字符“a”，你会注意到一些有意思的事情：

Regex:a?
String to search: a
Found the text "a" starting at index 0 and ending at index 1.
Found the text "" starting at index 1 and ending at index 1.

Regex:a*
String to search: a
Found the text "a" starting at index 0 and ending at index 1.
Found the text "" starting at index 1 and ending at index 1.

Regex:a+
String to search: a
Found the text "a" starting at index 0 and ending at index 1.

　　所有的三个量词都是用来寻找字母“a”的，但是前面两个在索引 1 处找到了零长度匹配，也就是说，在输入字符串最后一个字符的后面。回想一下，匹配把字符“a”看作是位于索引 0 和索引 1 之间的单元格中，并且测试用具一直循环下去直到不再有匹配为止。依赖于所使用的量词不同，最后字符后面的索引“什么也没有”的存在可以或者不可以触发一个匹配。
　　现在把输入的字符串改为一行 5 个“a”时，会得到下面的结果：

Regex:a?
String to search: aaaaa
Found the text "a" starting at index 0 and ending at index 1.
Found the text "a" starting at index 1 and ending at index 2.
Found the text "a" starting at index 2 and ending at index 3.
Found the text "a" starting at index 3 and ending at index 4.
Found the text "a" starting at index 4 and ending at index 5.
Found the text "" starting at index 5 and ending at index 5.

Regex:a*
String to search: aaaaa
Found the text "aaaaa" starting at index 0 and ending at index 5.
Found the text "" starting at index 5 and ending at index 5.

Regex:a+
String to search: aaaaa
Found the text "aaaaa" starting at index 0 and ending at index 5.

　　在“a”出现零次或一次时，表达式a?寻找到所匹配的每一个字符。表达式a*找到了两个单独的匹配：第一次匹配到所有的字母“a”，然后是匹配到最后一个字符后面的索引5。最后，a+匹配了所有出现的字母“a”，忽略了在最后索引处“什么都没有”的存在。
　　在这里，你也许会感到疑惑，开始的两个量词在遇到除了“a”的字母时会有什么结果。例如，在“”中遇到了字母“b”会发生什么呢？
　　下面我们来看一下：

Regex:a?
String to search: ababaaaab
Found the text "a" starting at index 0 and ending at index 1.
Found the text "" starting at index 1 and ending at index 1.
Found the text "a" starting at index 2 and ending at index 3.
Found the text "" starting at index 3 and ending at index 3.
Found the text "a" starting at index 4 and ending at index 5.
Found the text "a" starting at index 5 and ending at index 6.
Found the text "a" starting at index 6 and ending at index 7.
Found the text "a" starting at index 7 and ending at index 8.
Found the text "" starting at index 8 and ending at index 8.
Found the text "" starting at index 9 and ending at index 9.

Regex:a*
String to search: ababaaaab
Found the text "a" starting at index 0 and ending at index 1.
Found the text "" starting at index 1 and ending at index 1.
Found the text "a" starting at index 2 and ending at index 3.
Found the text "" starting at index 3 and ending at index 3.
Found the text "aaaa" starting at index 4 and ending at index 8.
Found the text "" starting at index 8 and ending at index 8.
Found the text "" starting at index 9 and ending at index 9.

Regex:a+
String to search: ababaaaab
Found the text "a" starting at index 0 and ending at index 1.
Found the text "a" starting at index 2 and ending at index 3.
Found the text "aaaa" starting at index 4 and ending at index 8.

　　即使字母“b”在单元格 1、3、8 中出现，但在这些位置上的输出报告了零长度匹配。正则表达式a?不是特意地去寻找字母“b”，它仅仅是去找字母“a”存在或者其中缺少的。如果量词允许匹配“a”零次，任何输入的字符不是“a”时将会作为零长度匹配。在前面的例子中，根据讨论的规则保证了 a 被匹配。
　　对于要精确地匹配一个模式 n 次时，可以简单地在一对花括号内指定一个数值：

Regex:a{3}
String to search: aa
No match found.

Regex:a{3}
String to search: aaa
Found the text "aaa" starting at index 0 and ending at index 3.

Regex:a{3}
String to search: aaaa
Found the text "aaa" starting at index 0 and ending at index 3.

　　这里，正则表确定式a{3}在一行中寻找连续出现三次的字母“a”。第一次测试失败的原由在于，输入的字符串没有足够的 a 用来匹配；第二次测试输出的字符串正好包括了三个“a”，触发了一次匹配；第三次测试也触发了一次匹配，这是由于在输出的字符串的开始部分正好有三个“a”。接下来的事情与第一次的匹配是不相关的，如果这个模式将在这一点后继续出现，那它将会触发接下来的匹配：

Regex:a{3}
String to search: aaaaaaaaa
Found the text "aaa" starting at index 0 and ending at index 3.
Found the text "aaa" starting at index 3 and ending at index 6.
Found the text "aaa" starting at index 6 and ending at index 9.

　　对于需要一个模式出现至少 n 次时，可以在这个数字后面加上一个逗号（,）：

Regex:a{3,}
String to search: aaaaaaaaa
Found the text "aaaaaaaaa" starting at index 0 and ending at index 9.

　　输入一样的字符串，这次测试仅仅找到了一个匹配，这是由于一个中有九个“a”满足了“至少”三个“a”的要求。最后，对于指定出现次数的上限，可以在花括号添加第二个数字。

Regex:a{3,6}
String to search: aaaaaaaaa
Found the text "aaaaaa" starting at index 0 and ending at index 6.
Found the text "aaa" starting at index 6 and ending at index 9.

　　这里，第一次匹配在 6 个字符的上限时被迫终止了。第二个匹配包含了剩余的三个a（这是匹配所允许最小的字符个数）。如果输入的字符串再少掉一个字母，这时将不会有第二个匹配，之后仅剩余两个 a。

• 捕获组和字符类中的量词

　　到目前为止，仅仅测试了输入的字符串包括一个字符的量词。实际上，量词仅仅可能附在一个字符后面一次，因此正则表达式abc+的意思就是“a
后面接着 b，再接着一次或者多次的c”，它的意思并不是指abc一次或者多次。然而，量词也可能附在字符类和捕获组的后面，比如，[abc]+表示一次或者多次的
a 或 b 或 c，(abc)+表示一次或者多次的“abc”组。
　　我们来指定(dog)组在一行中三次进行说明。

Regex:(dog){3}
String to search: dogdogdogdogdogdog
Found the text "dogdogdog" starting at index 0 and ending at index 9.
Found the text "dogdogdog" starting at index 9 and ending at index 18.

　　上面的第一个例子找到了三个匹配，这是由于量词用在了整个捕获组上。然而，把圆括号去掉，这时的量词{3}现在仅用在了字母“g”上，从而导致这个匹配失败。类似地，也能把量词应用于整个字符类：

Regex:[abc]{3}
String to search: abccabaaaccbbbc
Found the text "abc" starting at index 0 and ending at index 3.
Found the text "cab" starting at index 3 and ending at index 6.
Found the text "aaa" starting at index 6 and ending at index 9.
Found the text "ccb" starting at index 9 and ending at index 12.
Found the text "bbc" starting at index 12 and ending at index 15.

• 贪婪、勉强和侵占量词间的不同

　　在贪婪、勉强和侵占三个量词间有着细微的不同。
　　贪婪量词之所以称之为“贪婪的”，这是由于它们强迫匹配器读入（或者称之为吃掉）整个输入的字符串，来优先尝试第一次匹配，如果第一次尝试匹配（对于整个输入的字符串）失败，匹配器会通过回退整个字符串的一个字符再一次进行尝试，不断地进行处理直到找到一个匹配，或者左边没有更多的字符来用于回退了。赖于在表达式中使用的量词，最终它将尝试地靠着1 或 0 个字符的匹配。
　　但是，勉强量词采用相反的途径：从输入字符串的开始处开始，因此每次勉强地吞噬一个字符来寻找匹配，最终它们会尝试整个输入的字符串。
　　最后，侵占量词始终是吞掉整个输入的字符串，尝试着一次（仅有一次）匹配。不像贪婪量词那样，侵占量词绝不会回退，即使这样做是允许全部的匹配成功。
　　为了说明一下，看看输入的字符串是 xfooxxxxxxfoo 时。

Regex:.*foo
String to search: xfooxxxxxxfoo
Found the text "xfooxxxxxxfoo" starting at index 0 and ending at index 13.

Regex:.*?foo
String to search: xfooxxxxxxfoo
Found the text "xfoo" starting at index 0 and ending at index 4.
Found the text "xxxxxxfoo" starting at index 4 and ending at index 13.

Regex:.*+foo
String to search: xfooxxxxxxfoo
No match found.

　　第一个例子使用贪婪量词.*，寻找紧跟着字母“f”“o”“o”的“任何东西”零次或者多次。由于量词是贪婪的，表达式的.*部分第一次“吃掉”整个输入的字符串。在这一点，全部表达式不能成功地进行匹配，这是由于最后三个字母（“f”“o”“o”）已经被消耗掉了。那么匹配器会慢慢地每次回退一个字母，直到返还的“foo”在最右边出现，这时匹配成功并且搜索终止。
　　然而，第二个例子采用勉强量词，因此通过首次消耗“什么也没有”作为开始。由于“foo”并没有出现在字符串的开始，它被强迫吞掉第一个字母（“x”），在0 和 4 处触发了第一个匹配。测试用具会继续处理，直到输入的字符串耗尽为止。在 4 和 13 找到了另外一个匹配。
　　第三个例子的量词是侵占，所以在寻找匹配时失败了。在这种情况下，整个输入的字符串被.*+消耗了，什么都没有剩下来满足表达式末尾的“foo”。
　　你可以在想抓取所有的东西，且决不回退的情况下使用侵占量词，在这种匹配不是立即被发现的情况下，它将会优于等价的贪婪量词。