字符串 -- 不可改變的序列

如同大多數(shù)高級(jí)編程語(yǔ)言一樣，變長(zhǎng)字符串是 Python 中的基本類(lèi)型。Python 在“后臺(tái)”分配內(nèi)存以保存字符串（或其它值），程序員不必為此操心。Python 還有一些其它高級(jí)語(yǔ)言沒(méi)有的字符串處理功能。

在 Python 中，字符串是“不可改變的序列”。盡管不能“按位置”修改字符串（如字節(jié)組），但程序可以引用字符串的元素或子序列，就象使用任何序列一樣。Python 使用靈活的“分片”操作來(lái)引用子序列，字符片段的格式類(lèi)似于電子表格中一定范圍的行或列。以下交互式會(huì)話(huà)說(shuō)明了字符串和字符片段的的用法：
字符串和分片

>>> s = 
    "mary had a little lamb"
>>> s[0] 
    # index is zero-based

    'm'
>>> s[3] = 
    'x' 
    # changing element in-place fails
Traceback (innermost last):
 File 
    "<stdin>", line 1, 
    in
     ?
TypeError: object doesn't support item assignment
>>> s[11:18] 
    # 'slice' a subsequence

    'little '
>>> s[:4] 
    # empty slice-begin assumes zero

    'mary'
>>> s[4] 
    # index 4 is not included in slice [:4]

    ' '
>>> s[5:-5] 
    # can use "from end" index with negatives

    'had a little'
>>> s[:5]+s[5:] 
    # slice-begin & slice-end are complimentary

    'mary had a little lamb'

另一個(gè)功能強(qiáng)大的字符串操作就是簡(jiǎn)單的 in 關(guān)鍵字。它提供了兩個(gè)直觀有效的構(gòu)造：
in 關(guān)鍵字

>>> s = 
    "mary had a little lamb"
>>> 
    for
     c 
    in
     s[11:18]: 
    print
     c, 
    # print each char in slice
...
l i t t l e
>>> 
    if
    'x' 
    in
     s: 
    print
    'got x' 
    # test for char occurrence
...
>>> 
    if
    'y' 
    in
     s: 
    print
    'got y' 
    # test for char occurrence
...
got y

在 Python 中，有幾種方法可以構(gòu)成字符串文字。可以使用單引號(hào)或雙引號(hào)，只要左引號(hào)和右引號(hào)匹配，常用的還有其它引號(hào)的變化形式。如果字符串包含換行符或嵌入引號(hào)，三重引號(hào)可以很方便地定義這樣的字符串，如下例所示：
三重引號(hào)的使用

>>> s2 = 
    """Mary had a little lamb
... its fleece was white as snow
... and everywhere that Mary went
... the lamb was sure to go"""
>>> 
    print
     s2
Mary had a little lamb
its fleece was white as snow
    and
     everywhere that Mary went
the lamb was sure to go

使用單引號(hào)或三重引號(hào)的字符串前面可以加一個(gè)字母 "r" 以表示 Python 不應(yīng)該解釋規(guī)則表達(dá)式特殊字符。例如：
使用 "r-strings"

>>> s3 = 
    "this \n and \n that"
>>> 
    print
     s3
this
    and

    that
>>> s4 = r
    "this \n and \n that"
>>> 
    print
     s4
this \n 
    and
     \n that

在 "r-strings" 中，可能另外組成換碼符的反斜杠被當(dāng)作是常規(guī)反斜杠。在以后的規(guī)則表達(dá)式討論中會(huì)進(jìn)一步說(shuō)明這個(gè)話(huà)題。

文件和字符串變量

我們談到“文本處理”時(shí)，我們通常是指處理的內(nèi)容。Python 將文本文件的內(nèi)容讀入可以操作的字符串變量非常容易。文件對(duì)象提供了三個(gè)“讀”方法： .read()、.readline() 和 .readlines()。每種方法可以接受一個(gè)變量以限制每次讀取的數(shù)據(jù)量，但它們通常不使用變量。 .read() 每次讀取整個(gè)文件，它通常用于將文件內(nèi)容放到一個(gè)字符串變量中。然而 .read() 生成文件內(nèi)容最直接的字符串表示，但對(duì)于連續(xù)的面向行的處理，它卻是不必要的，并且如果文件大于可用內(nèi)存，則不可能實(shí)現(xiàn)這種處理。

.readline() 和 .readlines() 非常相似。它們都在類(lèi)似于以下的結(jié)構(gòu)中使用：
Python .readlines() 示例

    fh = open(
    'c:\\autoexec.bat')
    for
     line 
    in
     fh.readlines():
 
    print
     line

.readline() 和 .readlines() 之間的差異是后者一次讀取整個(gè)文件，象 .read() 一樣。.readlines() 自動(dòng)將文件內(nèi)容分析成一個(gè)行的列表，該列表可以由 Python 的 for ... in ... 結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。另一方面，.readline() 每次只讀取一行，通常比 .readlines() 慢得多。僅當(dāng)沒(méi)有足夠內(nèi)存可以一次讀取整個(gè)文件時(shí)，才應(yīng)該使用 .readline()。

如果正在使用處理文件的標(biāo)準(zhǔn)模塊，可以使用 cStringIO 模塊將字符串轉(zhuǎn)換成“虛擬文件”（如果需要生成模塊的子類(lèi)，可以使用 StringIO 模塊，初學(xué)者未必要這樣做）。例如：
cStringIO 模塊

>>> 
    import
     cStringIO
>>> fh = cStringIO.StringIO()
>>> fh.write(
    "mary had a little lamb")
>>> fh.getvalue()
    'mary had a little lamb'
>>> fh.seek(5)
>>> fh.write(
    'ATE')
>>> fh.getvalue()
    'mary ATE a little lamb'

但是，請(qǐng)記住，cStringIO“虛擬文件”不是永久的，這一點(diǎn)與真正的文件不同。如果不保存它（如將它寫(xiě)入一個(gè)真正的文件，或者使用 shelve 模塊或數(shù)據(jù)庫(kù)），則程序結(jié)束時(shí)，它將消失。

標(biāo)準(zhǔn)模塊：string

string 模塊也許是 Python 1.5.* 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行版中最常用的模塊。實(shí)際上，在 Python 1.6 或更高版本中，string 模塊中的功能將作為內(nèi)置字符串方法（在撰寫(xiě)本文時(shí)，詳細(xì)信息尚未發(fā)布）。當(dāng)然，任何執(zhí)行文本處理任務(wù)的程序也許應(yīng)該用以下這行開(kāi)頭：
開(kāi)始使用 string 的方法

      import string

一般經(jīng)驗(yàn)法則告訴我們，如果 可以 使用 string 模塊完成任務(wù)，那么那就是 正確 的方法。與 re（規(guī)則表達(dá)式）相比，string 函數(shù)通常更快速，大多數(shù)情況下他們更易于理解和維護(hù)。第三方 Python 模塊，包括某些用 C 編寫(xiě)的快速模塊，適用于專(zhuān)門(mén)的任務(wù)，但可移植性和熟悉性都建議只要可能就使用 string。如果您習(xí)慣于使用其它語(yǔ)言，也會(huì)有例外，但不如您想像的那樣多。

string 模塊包含了幾種類(lèi)型的事物，如函數(shù)、方法和類(lèi)；它還包含了公共常量的字符串。例如：
string 用法例 1

>>> 
    import
     string
>>> string.whitespace
    '\011\012\013\014\015 '
>>> string.uppercase
    'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'

雖然可以用手寫(xiě)出這些常量，string 版本或多或少確保了常量對(duì)于運(yùn)行 Python 腳本的國(guó)家語(yǔ)言和平臺(tái)將是正確的。

string 還包括了以常見(jiàn)方式（可以結(jié)合這些方式來(lái)構(gòu)成幾種罕見(jiàn)的轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換字符串的函數(shù)。例如：
string 用法例 2

>>> 
    import
     string
>>> s = 
    "mary had a little lamb"
>>> string.capwords(s)
    'Mary Had A Little Lamb'
>>> string.replace(s, 
    'little', 
    'ferocious')
    'mary had a ferocious lamb'

還有許多沒(méi)有在這里具體說(shuō)明的其它轉(zhuǎn)換；可以在 Python 手冊(cè)中查找詳細(xì)信息。

還可以使用 string 函數(shù)來(lái)報(bào)告字符串屬性，如子串的長(zhǎng)度或位置，例如：
string 用法例 3

>>> 
    import
     string
>>> s = 
    "mary had a little lamb"
>>> string.find(s, 
    'had')5>>> string.count(s, 
    'a')4

最后，string 提供了非常 Python 化的奇特事物。.split() 和 .join() 對(duì)提供了在字符串和字節(jié)組之間轉(zhuǎn)換的迅捷方法，您會(huì)發(fā)現(xiàn)它們非常有用。用法很簡(jiǎn)單：
string 用法例 4

>>> 
    import
     string>>> s = 
    "mary had a little lamb"
>>> L = string.split(s)
>>> L
[
    'mary', 
    'had', 
    'a', 
    'little', 
    'lamb']
>>> string.join(L, 
    "-")
    'mary-had-a-little-lamb'

當(dāng)然，除了 .join() 之外，也許會(huì)利用列表來(lái)做其它事（如某些涉及我們熟悉的 for ... in ... 結(jié)構(gòu)的事情）。

標(biāo)準(zhǔn)模塊：re

re 模塊廢棄了在老的 Python 代碼中使用的 regex 和 regsub 模塊。雖然相對(duì)于 regex 仍然有幾個(gè)有限的優(yōu)點(diǎn)，不過(guò)這些優(yōu)點(diǎn)微不足道，不值得在新代碼中使用。過(guò)時(shí)的模塊可能會(huì)從未來(lái)的 Python 發(fā)行版中刪除，并且 1.6 版可能有一個(gè)改進(jìn)的接口兼容的 re 模塊。所以，規(guī)則表達(dá)式仍將使用 re 模塊。

規(guī)則表達(dá)式很復(fù)雜。也許有人會(huì)撰寫(xiě)關(guān)于這個(gè)主題的書(shū)，但實(shí)際上，已經(jīng)有許多人這樣做了！本文嘗試捕捉規(guī)則表達(dá)式的“完全形態(tài)”，讓讀者可以掌握它。

規(guī)則表達(dá)式是一種很簡(jiǎn)練方法，用于描述可能在文本中出現(xiàn)的模式。是否會(huì)出現(xiàn)某些字符？是否按特定順序出現(xiàn)？子模式是否會(huì)重復(fù)一定次數(shù)？其它子模式是否會(huì)排除在匹配之外？從概念上說(shuō)，似乎不能用自然語(yǔ)言了直觀地描述模式。訣竅是使用規(guī)則表達(dá)式的簡(jiǎn)潔語(yǔ)法來(lái)編碼這種描述。

當(dāng)處理規(guī)則表達(dá)式時(shí)，將它作為它自己的編程問(wèn)題來(lái)處理，即使只涉及一或兩行代碼；這些行有效地構(gòu)成了一個(gè)小程序。

從最小處著手。從最基本上看，任何規(guī)則表達(dá)式都涉及匹配特定的“字符類(lèi)”。最簡(jiǎn)單的字符類(lèi)就是單個(gè)字符，它在模式中只是一個(gè)字。通常，您希望匹配一類(lèi)字符?？梢酝ㄟ^(guò)將類(lèi)括在方括號(hào)內(nèi)來(lái)表明這是一個(gè)類(lèi)；在括號(hào)中，可以有一組字符或者用破折號(hào)指定的字符范圍。還可以使用許多命名字符類(lèi)來(lái)確定您的平臺(tái)和國(guó)家語(yǔ)言。以下是一些示例：
字符類(lèi)

>>> 
    import
     re
>>> s = 
    "mary had a little lamb"
>>> 
    if
     re.search(
    "m", s): 
    print
    "Match!" 
    # char literal
Match!
>>> 
    if
     re.search(
    "[@A-Z]", s): 
    print
    "Match!" 
    # char class
... 
    # match either at-sign or capital letter
...
>>> 
    if
     re.search(
    "\d", s): 
    print
    "Match!" 
    # digits class
...

可以將字符類(lèi)看作是規(guī)則表達(dá)式的“原子”，通常會(huì)將那些原子組合成“分子”。可以結(jié)合使用 分組和 循環(huán) 來(lái)完成此操作。由括號(hào)表示分組：括號(hào)中包含的任何子表達(dá)式都被看作是用于以后分組或循環(huán)的原子。循環(huán)則由以下幾個(gè)運(yùn)算符中的某一個(gè)來(lái)表示："*" 表示“零或多”；"+" 表示“一或多”；"?" 表示“零或一”。例如，請(qǐng)看以下示例：
樣本規(guī)則表達(dá)式

ABC([d-w]*\d\d?)+XYZ

對(duì)于要匹配這個(gè)表達(dá)式的字符串，它必須以 "ABC" 開(kāi)頭、以 "XYZ" 結(jié)尾 -- 但它的中間必須要有什么呢？中間子表達(dá)式是 ([d-w]*\d\d?)，而且后面跟了“一或多”運(yùn)算符。所以，字符串的中間必須包括一個(gè)（或者兩個(gè)，或者一千個(gè)）與括號(hào)中的子表達(dá)式匹配的字符或字符串。字符串 "ABCXYZ" 不匹配，因?yàn)樗闹虚g沒(méi)有必要的字符。

不過(guò)這個(gè)內(nèi)部子表達(dá)式是什么呢？它以 d-w 范圍內(nèi)的 零或多個(gè) 字母開(kāi)頭。一定要注意：零字母是有效匹配，雖然使用英語(yǔ)單詞 "some"（一些）來(lái)描述它，可能會(huì)感到很別扭。接著，字符串必須 恰好有一個(gè)數(shù)字；然后有 零或一個(gè) 附加數(shù)字。（第一個(gè)數(shù)字字符類(lèi)沒(méi)有循環(huán)運(yùn)算符，所以它只出現(xiàn)一次。第二個(gè)數(shù)字字符類(lèi)有 "?" 運(yùn)算符。）總而言之，這將翻譯成“一個(gè)或兩個(gè)數(shù)字”。以下是一些與規(guī)則表達(dá)式匹配的字符串：
匹配樣本表達(dá)式的字符串

ABC1234567890XYZ
ABCd12e1f37g3XYZ
ABC1XYZ

還有一些表達(dá)式與規(guī)則表達(dá)式 不匹配（想一想，它們?yōu)槭裁床黄ヅ洌?br /> 不匹配樣本表達(dá)式的字符串

ABC123456789dXYZ
ABCdefghijklmnopqrstuvwXYZ
ABcd12e1f37g3XYZ
ABC12345%67890XYZ
ABCD12E1F37G3XYZ

需要一些練習(xí)才能習(xí)慣創(chuàng)建和理解規(guī)則表達(dá)式。但是，一旦掌握了規(guī)則表達(dá)式，您就具有了強(qiáng)大的表達(dá)能力。也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)而使用規(guī)則表達(dá)式解決問(wèn)題通常會(huì)很容易，而這類(lèi)問(wèn)題實(shí)際上可以使用更簡(jiǎn)單（而且更快速）的工具，如 string，來(lái)解決。