【基础】字符串操作与正则表达式

# 1. 字符串操作**

字符串操作是计算机科学中一项基本任务，涉及对文本数据的操作。Python 提供了丰富的字符串操作函数，使我们能够轻松地执行各种文本处理任务。

这些函数包括：

- `str.upper()`：将字符串转换为大写
- `str.lower()`：将字符串转换为小写
- `str.capitalize()`：将字符串的首字母大写，其余字母小写
- `str.strip()`：移除字符串两端的空白字符
- `str.replace()`：用指定字符串替换另一个字符串

# 2. 正则表达式基础

### 2.1 正则表达式的语法和元字符

正则表达式是一种用于匹配字符串模式的强大工具。它由一系列字符组成，这些字符具有特定的含义，用于定义要匹配的模式。正则表达式的语法包括：

- **元字符：**具有特殊含义的字符，如 `.`（匹配任何字符）、`*`（匹配零次或多次）和 `+`（匹配一次或多次）。
- **字符类：**使用方括号括起来的字符组，匹配组内的任何字符，如 `[abc]`（匹配 a、b 或 c）。
- **转义字符：**使用反斜杠 (`\`) 转义特殊字符，使其失去特殊含义，如 `\.`（匹配句点）。
- **量词：**指定匹配次数的符号，如 `?`（匹配零次或一次）、`*`（匹配零次或多次）和 `+`（匹配一次或多次）。

### 2.2 正则表达式的模式匹配

正则表达式用于在字符串中匹配模式。匹配过程遵循以下规则：

- **从左到右：**正则表达式从字符串的开头开始匹配。
- **贪婪匹配：**正则表达式默认采用贪婪匹配，即匹配尽可能多的字符。
- **回溯：**如果匹配失败，正则表达式将回溯到上一个匹配点，并尝试不同的匹配方式。

**示例：**

正则表达式：.*
字符串：Hello, world!

匹配结果：Hello, world!

在这个示例中，正则表达式 `.*` 匹配任意数量的字符，因此它匹配了整个字符串。

**代码块：**

import re

pattern = "Hello, world!"
string = "Hello, world!"

match = re.match(pattern, string)
if match:
    print("匹配成功！")

**逻辑分析：**

这段代码使用 `re.match()` 函数在字符串中匹配正则表达式模式。如果匹配成功，则打印 "匹配成功！"。

**参数说明：**

- `re.match()` 函数：用于在字符串开头匹配正则表达式模式。
- `pattern`：要匹配的正则表达式模式。
- `string`：要匹配的字符串。

# 3.1 正则表达式的分组和引用

**分组和引用**

正则表达式支持分组和引用，这使得我们能够匹配和捕获子字符串。分组使用圆括号 `()` 表示，而引用使用反斜杠 `\` 和数字表示。

**分组**

分组允许我们匹配一个子字符串并将其存储在内存中，以便以后引用。例如，以下正则表达式匹配一个包含数字的字符串：

(\d+)

它将捕获数字并将其存储在组 1 中。

**引用**

引用允许我们使用分组捕获的子字符串。例如，以下正则表达式匹配一个以数字开头并以相同数字结尾的字符串：

^(\d+)\1$

它将捕获数字并将其存储在组 1 中，然后使用引用 `\1` 来匹配相同的数字。

**示例**

考虑以下字符串：

John Doe, 123 Main Street, Anytown, CA 12345

我们可以使用以下正则表达式来匹配邮政编码：

(\d{5})

它将捕获邮政编码并将其存储在组 1 中。然后，我们可以使用以下正则表达式来匹配城市和州：

.*,\s+(\w+),\s+(\w{2})

它将捕获城市并将其存储在组 2 中，将州捕获并将其存储在组 3 中。

### 3.2 正则表达式的贪婪和懒惰匹配

**贪婪匹配**

默认情况