439. Java 正则表达式 - 字符串字面量与元字符

439. Java 正则表达式 - 字符串字面量与元字符

1. 字符串字面量匹配（String Literals）

正则表达式最基础的功能就是 匹配一个固定的字符串。 👉 如果正则表达式是 "foo"，输入字符串也是 "foo"，匹配就会成功。

🌰 示例

    public static void main(String[] args) {
        java.util.Scanner scanner = new java.util.Scanner(System.in);

        System.out.println("\n=== 正则表达式交互式测试 ===");
        System.out.println("提示: 输入 'quit' 退出程序\n");

        while (true) {
            System.out.print("Enter your regex: ");
            String regexInput = scanner.nextLine();

            if ("quit".equalsIgnoreCase(regexInput)) {
                System.out.println("程序已退出");
                break;
            }

            try {
                Pattern userPattern = Pattern.compile(regexInput);

                System.out.print("Enter input string to search: ");
                String inputString = scanner.nextLine();

                Matcher userMatcher = userPattern.matcher(inputString);

                boolean found = false;
                while (userMatcher.find()) {
                    found = true;
                    System.out.printf("I found the text \"%s\" starting at index %d and ending at index %d.%n",
                            userMatcher.group(), userMatcher.start(), userMatcher.end());
                }

                if (!found) {
                    System.out.println("No match found.");
                }

            } catch (Exception e) {
                System.out.println("正则表达式错误: " + e.getMessage());
            }

            System.out.println(); // 空行分隔
        }

        scanner.close();
    }

Enter your regex: foo
Enter input string to search: foo
I found the text foo starting at index 0 and ending at index 3.

这里有几个细节：

• 输入 "foo" 长度是 3，但结果显示：
  • start index = 0
  • end index = 3
• 为什么？因为正则里的索引范围是：
  • 起始索引 inclusive（包含）
  • 结束索引 exclusive（不包含）

👉 用一个图来帮助理解：

String:   f   o   o
Index:   0   1   2   3

• "foo" 实际占用的是 0, 1, 2 三个单元格
• 但结束索引指向 3（相当于最后一个字符的“后面”）

🌰 连续匹配的例子

Enter your regex: foo
Enter input string to search: foofoofoo
I found the text foo starting at index 0 and ending at index 3.
I found the text foo starting at index 3 and ending at index 6.
I found the text foo starting at index 6 and ending at index 9.

👉 可以看到，下一个匹配的开始位置就是上一个匹配的结束位置。这就是正则引擎的匹配机制。

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2. 元字符（Metacharacters）

正则表达式并不仅仅是匹配固定字符串，它有一组 特殊字符（metacharacters），能让匹配变得更灵活。

🌰 示例：.（点号）

如果正则表达式是 "cat."，输入字符串是 "cats"，结果如下：

Enter your regex: cat.
Enter input string to search: cats
I found the text cats starting at index 0 and ending at index 4.

👉 注意：虽然输入中没有写 .，但匹配依然成功。 原因是：. 是一个元字符，表示 任意单个字符。 所以 "cat." 可以匹配：

• "cats"
• "cata"
• "cat!"
• "cat?" 等等。

Java 正则里的元字符列表

<([{\^-=$!|]})?*+.>

这些符号在正则表达式里都有特殊含义。 👉 但注意：像 @、# 这样的符号永远没有特殊含义，始终是普通字符。

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3. 如何匹配“普通的元字符”

有时我们并不想让 . 当作“任意字符”，而是就想匹配一个真正的点号 "."。 👉 这时有两种方式：

1. 用反斜杠 \ 转义

   Pattern p = Pattern.compile("cat\\.");
   Matcher m = p.matcher("This is a cat.");
   System.out.println(m.find()); // true
   

   • "cat\\." 表示 匹配字面量字符串 "cat."
   • 之所以要写两个 \\，是因为在 Java 字符串里 \ 也需要转义。

2. 用 \Q...\E 引用区块

   Pattern p = Pattern.compile("\\Qcat.\\E");
   Matcher m = p.matcher("This is a cat.");
   System.out.println(m.find()); // true
   

   • \Q 开始转义，直到 \E 结束。
   • 中间的所有字符都会被当作普通字符。
   • 所以 "\\Qcat.\\E" 等价于 "cat\\."。

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4. 小结 ✅

• 字符串字面量：正则 "foo" 匹配输入 "foo"
• 索引规则：开始索引包含，结束索引不包含
• 元字符：. 表示任意单字符
• 转义方法：
  • 用 \\ 转义（常见方式）
  • 用 \Q...\E 包裹

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🎤QA

• 让学员尝试写出一个能匹配 "1+1=2" 的正则（需要转义 + 和 =）
• 提问：".*" 能匹配什么内容？
• 提问："foo." 和 "foo\\." 有什么区别？