# 03丨分组与引用：如何用正则实现更复杂的查找和替换操作？
今天我打算和你聊聊分组与引用。那什么场合下会用到分组呢？
假设我们现在要去查找 15 位或 18 位数字。根据前面学习的知识，使用量词可以表示出现次数，使用管道符号可以表示多个选择，你应该很快就能写出 \d{15}|\d{18}。但经过测试，你会发现，这个正则并不能很好地完成任务，因为 18 位数字也会匹配上前 15 位，具体如下图所示。
为了解决这个问题，你灵机一动，很快就想到了办法，就是把 15 和 18 调换顺序，即写成 \d{18}|\d{15}。你发现，这回符合要求了。
上述测试文本为：
123456789012345
123456789012345678
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使用 \d{15,18} 也可以实现要求。
为什么会出现这种情况呢？因为在大多数正则实现中，多分支选择都是左边的优先。
类似地，你可以使用 北京市|北京 来查找 「北京」 和 「北京市」。另外我们前面学习过，问号可以表示出现 0 次或 1 次，你发现可以使用 北京市? 来实现来查找「北京」 和 「北京市」
测试文本为：
北京市，简称“京”，古称燕京、北平
北京有长城
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同样，针对 15 或 18 位数字这个问题，可以看成是 15 位数字，后面 3 位数据有或者没有，你应该很快写出了 \d{15}\d{3}? 。但这样写对不对呢？我们来看一下。
在上一节我们学习了量词后面加问号表示非贪婪，而我们现在想要的是 \d{3} 出现 0 次或 1 次。
示例一：
\d{15}\d{3}?由于\d{3}表示三次，加问号非贪婪还是 3 次示例二：
\d{15}(\d{3})?在\d{3}整体后加问号，表示后面三位有或无
这时候，必须使用 括号 将来把表示 三个数字 的 \d{3} 这一部分括起来，也就是表示成 \d{15}(\d{3})? 这样。现在就比较清楚了：括号在正则中的功能就是用于分组。简单来理解就是，由多个元字符组成某个部分，应该被看成一个整体的时候，可以用括号括起来表示一个整体，这是括号的一个重要功能。其实用括号括起来还有另外一个作用，那就是 复用，我接下来会给你讲讲这个作用。
# 分组与编号
括号在正则中可以 用于分组，被括号括起来的部分 「子表达式」会被保存成一个 子组。
那分组和编号的规则是怎样的呢？其实很简单，用一句话来说就是，第几个括号就是第几个分组。这么说可能不好理解，我们来举一个例子看一下。
这里有个时间格式 2020-05-10 20:23:05。假设我们想要使用正则提取出里面的日期和时间。
我们可以写出如图所示的正则，将日期和时间都括号括起来。这个正则中一共有两个分组，日期是第 1 个，时间是第 2 个。
# 不保存子组
在括号里面的会保存成子组，但有些情况下，你可能只想用括号将某些部分看成一个整体，后续不用再用它，类似这种情况，在实际使用时，是没必要保存子组的。这时我们可以在括号里面使用 ?: 不保存子组。
如果正则中出现了括号，那么我们就认为，这个子表达式在后续可能会再次被引用，所以 不保存子组可以提高正则的性能。除此之外呢，这么做还有一些好处，由于子组变少了，正则性能会更好，在 子组计数时也更不容易出错。
那到底啥是不保存子组呢？我们可以理解成，括号只用于归组，把某个部分当成「单个元素」，不分配编号，后面不会再进行这部分的引用。
# 括号嵌套
前面讲完了子组和编号，但有些情况会比较复杂，比如在括号嵌套的情况里，我们要看某个括号里面的内容是第几个分组怎么办？不要担心，其实方法很简单，我们只需要数左括号（开括号）是第几个，就可以确定是第几个子组。
在阿里云简单日志系统中，我们可以使用正则来匹配一行日志的行首。假设时间格式是 2020-05-10 20:23:05 。
日期分组编号是 1，时间分组编号是 5，年月日对应的分组编号分别是 2，3，4，时分秒的分组编号分别是 6，7，8。
# 命名分组
前面我们讲了分组编号，但由于编号得数在第几个位置，后续如果发现正则有问题，改动了括号的个数，还 可能导致编号发生变化，因此一些编程语言提供了 命名分组（named grouping），这样和数字相比更容易辨识，不容易出错。命名分组的格式为 (?P<分组名>正则)。
比如在 Django 的路由中，命名分组示例如下：
url(r'^profile/(?P<username>\w+)/$', view_func)
需要注意的是，刚刚提到的方式命名分组和前面一样，给这个分组分配一个编号，不过你可以使用名称，不用编号，实际上命名分组的编号已经分配好了。不过命名分组并不是所有语言都支持的，在使用时，你需要查阅所用语言正则说明文档，如果支持，那你才可以使用。
# 分组引用
在知道了分组引用的编号 （number）后，大部分情况下，我们就可以使用 反斜扛 + 编号，即 \number 的方式来进行引用，而 JavaScript 中是通过 $编号 来引用，如 $1。
我给到了你一些在常见的编程语言中，分组查找和替换的引用方式：
| 变成语言 | 查找时引用方式 | 替换时引用方式 |
|---|---|---|
| Python | \number 如 \1 | \number 如 \1 |
| Go | 官方不支持 | 官方不支持 |
| Java | \number 如 \1 | $number 如 $1 |
| JavaScript | $number 如 $1 | $number 如 $1 |
| PHP | \number 如 \1 | \number 如 \1 |
| Ruby | \number 如 \1 | \number 如 \1 |
这些内容不要求你完全记住，只要有个印象就好，最关键的是要知道正则可以实现这样的功能，
需要用到的时候查一下相应的文档，就知道怎么用了。
# 分组引用在查找中使用
前面介绍了子组和引用的基本知识，现在我们来看下在 正则查找时如何使用分组引用。比如我们要找重复出现的单词，我们使用正则可以很方便地使「前面出现的单词再次出现」，具体要怎么操作呢？我们可以使用 \w+ 来表示一个单词，针对刚刚的问题，我们就可以很容易写出 (\w+) \1 这个正则表达式了。
练习文本为
the little cat cat is in the hat hat,we like it
# 分组引用在替换中使用
和查找类似，我们可以使用 反向引用，在得到的结果中，去拼出来我们想要的结果。还是使用刚刚日期时间的例子，我们可以很方便地将它替换成， 2020 年 05 月 10 日这样的格式。
练习文本为
2020-05-10 20:23:05
表达式与应用
(\d{4})-(\d{2})-(\d{2}) (\d{2}):(\d{2}):(\d{2})
\1 年 \2 月 \3 日 \4 时 \5 分 \6 秒
这里和图上的不完全一样，自己尝试去练习的
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练习示例：https://regex101.com/r/2RVPTJ/2。
不知道学到这里，你有没有觉得子组和引用非常强大呢？
你可能很好奇，那在编程语言中如何实现这个功能呢？我下面以 Python3 为例，给出一个示例。
>>> import re
>>> test_str = "2020-05-10 20:23:05"
>>> regex = r"((\d{4})-(\d{2})-(\d{2})) ((\d{2}):(\d{2}):(\d{2}))"
>>> subst = r"日期\1 时间\5 \2年\3月\4日 \6时\7分\8秒"
>>> re.sub(regex, subst, test_str)
'日期2020-05-10 时间20:23:05 2020年05月10日 20时23分05秒'
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# 在文本编辑器中使用
# Sublime Text 3 简介
接下来我用 Sublime Text 3 来当例子，给你讲解一下正则查找和替换的使用方式。Sublime Text 3 是一个跨平台编辑器，非常小巧、强悍，虽然是一个收费软件，但可以永久试用，你自行可以下载安装。
当熟练使用编辑器之后，你会发现在很多工作里都可以使用它，不需要编写代码就可以完成。
下面我以文本编辑器 Sublime Text 3 为例，来讲解正则查找和替换的使用方式。首先，我们要使用的「查找」或「替换」功能，在菜单 Find 中可以找到。
下面是对编辑器查找 - 替换界面的图标简介，Find 输入栏第一个 .* 图标，表示开启或关闭正则支持。
# 编辑器中进行正则查找
接下来，我们来演示用编辑器查找引号引起来的内容，课程中使用到的文本，建议你用 chrome 等浏览器等，打开极客时间网页版本 https://time.geekbang.org，点击右键查看源代码，把看到的代码复制到 Sublime Text 3 中。
输入相应的正则，我们就可以看到查找的效果了。这里给一个小提示，如果你点击 Find All，然后进行剪切，具体操作可以在菜单中找到 Edit -> Cut，也可以使用快捷键操作。剪切之后，找一个空白的地方，粘贴就可以看到提取出的所有内容了。
我们可以使用正则进行资源链接提取，比如从一个图片网站的源代码中查找到图片链接，然后再使用下载工具批量下载这些图片。
# 在编辑器中进行正则替换
接着，我们再来看一下在编辑器中进行文本替换工作。你可以在编辑器中输入这些文本：
the little cat cat is in the hat hat, we like it.
如果我们要尝试从中查找连续重复出现两次的单词，我们可以用 \w+ 代表单词，利用我们刚刚学习的知识，相信你可以很快写出正则 (\w+) \1。
接着点击菜单中的 Find -> Replace，在替换栏中输入子组的引用 \1 ，然后点击 Replace All 就可以完成替换工作了。
这样，通过少量的正则，我们就完成了文本的处理工作了。
几乎所有主流编辑器都是支持正则的，你可以在你喜欢的编辑器中尝试一下这个例子，在后面的工作中，也可以尝试使用它来完成一些复杂的文本查找和替换工作。
# 总结
好了，今天的内容讲完了，我来带你总结回顾一下。
今天我们学习到了正则中的分组和子组编号相关内容。括号可以将某部分括起来，看成一个整体，也可以保存成一个子组，在后续查找替换的时候使用。分组编号是指，在正则中第几个括号内就是第几个分组，而嵌套括号我们只要看左括号是第几个就可以了。如果不想将括号里面的内容保存成子组，可以在括号里面加上 ?: 来解决。
搞懂了分组的内容，我们就可以利用分组引用，来实现将「原文本部分内容」，在查找或替换时进行再次利用，达到实现复杂文本的查找和替换工作。甚至在使用一些文本编辑器的时候，不写代码，我们就可以完成文本的查找替换处理工作，这往往可以节约很多开发时间。
# 课后思考
有一篇英文文章，里面有一些单词连续出现了多次，我们认为连续出现多次的单词应该是一次，比如：
the little cat cat is in the hat hat hat, we like it.
其中 cat 和 hat 连接出现多次，要求处理后结果是
the little cat is in the hat, we like it.
这个题目我给出了相应的地址 https://regex101.com/r/2RVPTJ/3，你可以直接在网页上进行测试，写入相应的 「正则查找部分」 和 「正则替换部分」，让结果符合预期。多动手练习，你才能更好地掌握学习的内容。
练习文本为
the little cat cat is in the hat hat hat, we like it.
答案为
正则部分： (\w+)((\s+)+\1)+ 这个更精简 (\w+)(\s+\1)+
正则替换部分：\1
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解释：
正则部分：
\w+：匹配每个单词，默认是贪婪模式，可以匹配到每个单词因为单词中间是用空格分割的，而
\w中不包含空格\s+匹配的是 1 到 多个空格，hat 前面最多是有 2 个空格的\1应用了(\w+), 来组成重复的效果(\s+\1)+：另外用了括号嵌套，将任意空格和重复单词，看成是一个整体，可以出现 1 到多次
替换部分： \1 引用的是 (\w+) 这组，不包含空格的单词。笔者这里不太理解直接使用引用，怎么就显示全文了？