python用re.sub实现分组匹配和替换(及问答系统中的应用)

本文介绍如何使用正则表达式从句子中提取关键信息,并通过分组进行精确匹配与替换,实现一个简单的基于知识库的问答系统。

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关于正则表达式替换,前面我写过一个应用:
python2代码搬运到python3要改很多print? 试试用pyCharm的正则表达式替换
这里写图片描述
      其实这里的替换已经使用了分组的思想。
      上面一行的匹配模式print (\S*)中,括号括起的部分匹配到的内容就被识别为匹配组1。而下一行的替换模式中,$1就指代了匹配组1的内容。
       所以在这个例子里,匹配组1匹配到的内容是“123”,而在替换时,“123”就替换了$1对应的位置。

       有时候,我们可能需要从一句话中提取多个分组,并且替换其中的全部,或者仅仅是部分几组。这个问题同样可以用正则表达式解决。这个方法是我在研究问答系统时琢磨出来的,所以我也以此作为例子:

       现在,我们的问答系统需要回答这样一个问题:

曹丕的父亲是谁?

       回答这个问题,要求我们把其中的“曹丕”和“父亲”提取出来(有时候也可以提取“谁”,用于限定答案的范围必须是一个人),然后就可以利用这两个条件在知识库中查找答案。
       这样,这个问题就转化为用正则表达式提取其中的三个分组。下面是我为此写的一个正则表达式:

import re
quest = "曹丕的父亲是谁?"
template = re.compile(r"(\S[^的]*)的(\S[^是]*)是(\S[^?]*)?")
matches = re.search(template,quest)
if matches: 
    print(matches.group(0))                   # full match
    print(matches.group(1))                   # match group1
    print(matches.group(2))                   # match group2
    print(matches.group(3))                   # match group3

结果

曹丕的父亲是谁?
曹丕
父亲

而在回答时,我希望能够保持原句的语法,比如:

>>> answer("曹丕的父亲是谁?")
曹丕的父亲是曹操

这就意味着我们需要保留前两个分组,而把第三个分组用查找到的答案替换掉,假设已经查到答案,方法如下:

ans = "曹操"
re.sub(template,r"\1的\2是%s" % ans,quest)

曹丕的父亲是曹操

其中的\1,\2就表示第1、第2匹配组的内容(“曹丕”、“父亲”)。
问题词可以出现在不同位置,不过经过调整以后依然可以用正则表达式解决这问题,效果比如:

>>> answer("谁的父亲是曹操?")
曹彰的父亲是曹操
曹丕的父亲是曹操
曹植的父亲是曹操
曹昂的父亲是曹操

这是我实现的一个极简的基于知识库的问答系统的一部分,如果对其中的实现细节(包括正则表达式的适应性调整、知识图谱的查询SPARQL)感兴趣,可以在这里看到我更详细的jupyter notebook演示。

<think>在Python的`re.sub`函数中,替换字符串时保留未捕获部分通常通过使用捕获组(capture groups)反向引用(backreferences)来实现。捕获组允许我们匹配并记住模式中的特定部分,然后在替换字符串中通过`\number`(如`\1`、`\2`)引用这些捕获的内容。 ### 基本概念 - **捕获组**:在正则表达式中,用圆括号`()`括起来的部分就是一个捕获组。例如,正则表达式`(\d+)-(\d+)`有两个捕获组,分别匹配第一个数字序列第二个数字序列。 - **反向引用**:在替换字符串中,使用`\1`、`\2`等来引用对应编号的捕获组。编号按照左括号出现的顺序从1开始。 ### 使用`re.sub`保留未捕获部分的方法 假设我们有一个字符串,我们想修改其中一部分,同时保留其他部分。我们可以将整个要保留的部分放入捕获组,然后在替换字符串中引用它们。 #### 示例1:在字符串中插入字符 假设我们想将日期格式从`YYYYMMDD`改为`YYYY-MM-DD`: ```python import re date_str = "20240520" # 使用捕获组分别捕获年、月、日 formatted_date = re.sub(r'(\d{4})(\d{2})(\d{2})', r'\1-\2-\3', date_str) print(formatted_date) # 输出: 2024-05-20 ``` - 正则表达式`(\d{4})(\d{2})(\d{2})`将字符串分为三个捕获组:年(4位数字)、月(2位数字)、日(2位数字)。 - 替换字符串`\1-\2-\3`在三个捕获组之间插入连字符,从而改变格式。 #### 示例2:修改部分内容 假设我们想将字符串中的某些单词首字母大写,同时保留其他部分: ```python text = "hello world, how are you?" # 捕获整个字符串,但只修改匹配部分 new_text = re.sub(r'(\b\w+\b)', lambda m: m.group(1).capitalize(), text) print(new_text) # 输出: Hello World, How Are You? ``` - 这里我们使用了一个函数作为替换参数,该函数接收一个匹配对象,并返回修改后的字符串(首字母大写)。 - 注意:这个例子中,我们实际上没有直接使用反向引用,而是使用了匹配对象的`group(1)`方法获取捕获组的内容。 #### 示例3:保留未捕获部分并修改特定部分 假设我们有一个字符串,其中包含一些用花括号括起来的单词,我们想移除花括号,但保留单词: ```python text = "This is {important} and {urgent}." # 捕获花括号内的内容(不包括花括号本身) new_text = re.sub(r'\{(\w+)\}', r'\1', text) print(new_text) # 输出: This is important and urgent. ``` - 正则表达式`\{(\w+)\}`匹配花括号内的单词,其中`(\w+)`是一个捕获组,匹配一个或多个字母数字字符。 - 替换字符串`\1`引用了第一个捕获组的内容,从而去掉了花括号。 ### 高级用法:命名捕获组 当正则表达式中有多个捕获组时,使用编号可能容易出错。我们可以使用命名捕获组来提高可读性。语法为`(?P<name>...)`,在替换字符串中通过`\g<name>`引用。 #### 示例4:使用命名捕获组 将日期格式从`MM/DD/YYYY`改为`YYYY年MM月DD日`: ```python date_str = "05/20/2024" formatted_date = re.sub( r'(?P<month>\d{2})/(?P<day>\d{2})/(?P<year>\d{4})', r'\g<year>年\g<month>月\g<day>日', date_str ) print(formatted_date) # 输出: 2024年05月20日 ``` ### 注意事项 1. **转义字符**:在替换字符串中,反斜杠`\`用于表示反向引用(如`\1`)或特殊字符(如`\n`)。如果需要在替换字符串中包含字面意义的反斜杠,需使用双反斜杠`\\`。 2. **函数替换**:当替换逻辑复杂时,可以使用函数作为`repl`参数。该函数接收一个匹配对象作为参数,并返回一个字符串。在函数内部,可以通过匹配对象的`group()`方法获取捕获组的内容,然后进行任意处理。 3. **非捕获组**:如果某些部分不需要在替换中引用,但需要作为匹配的一部分,可以使用非捕获组`(?:...)`,这样不会占用捕获组编号。 ### 总结 在Python中使用`re.sub`保留未捕获部分的关键在于: - 使用捕获组`(...)`来标记需要保留的部分。 - 在替换字符串中使用反向引用(`\1`、`\2`等)或命名反向引用(`\g<name>`)来插入捕获的内容。 - 对于复杂的替换逻辑,可以使用函数作为`repl`参数,在函数内部处理匹配对象并返回新字符串。 通过灵活运用捕获组反向引用,我们可以在替换过程中精确控制哪些部分被修改,哪些部分被保留。 §§相关问题§§ 1. 如何在正则表达式中使用非捕获组? 2.替换函数中如何访问多个捕获组? 3. 如何避免反向引用中的歧义?</think># Python中使用re.sub替换捕获组内容并保留未捕获部分Python中使用`re.sub`函数时,可以通过**捕获组****反向引用**实现替换特定部分内容的同时保留未捕获部分。这种方法特别适用于需要修改字符串中特定模式但保留其他内容的情况。 ## 核心概念 ### 1. 捕获组(Capture Groups) - 在正则表达式中使用圆括号`()`创建捕获组 - 每个捕获组会被分配一个编号(从左到右,从1开始) - 示例:`(\d+)-(\d+)`有两个捕获组 ### 2. 反向引用(Backreferences) - 在替换字符串中使用`\1`, `\2`等引用捕获组内容 - `\0`表示整个匹配的字符串 - `\1`表示第一个捕获组的内容,`\2`表示第二个,依此类推 ## 使用方法 ### 基本语法 ```python import re result = re.sub(pattern, replacement, string) ``` ### 保留未捕获部分的技巧 在替换字符串中,使用`\g<n>`引用捕获组内容: - `\g<0>`:整个匹配 - `\g<1>`:第一个捕获组 - `\g<2>`:第二个捕获组 ## 实际应用示例 ### 示例1:修改日期格式 将"YYYYMMDD"格式改为"YYYY-MM-DD": ```python date_str = "20240520" formatted = re.sub(r'(\d{4})(\d{2})(\d{2})', r'\1-\2-\3', date_str) print(formatted) # 输出: 2024-05-20 ``` ### 示例2:保留部分内容并添加前缀 在电话号码前添加国际区号: ```python phone = "Phone: 123-4567" new_phone = re.sub(r'(\d{3}-\d{4})', r'+1-\1', phone) print(new_phone) # 输出: Phone: +1-123-4567 ``` ### 示例3:复杂替换(保留部分内容) 将"Name: John Doe"改为"Last Name: Doe, First Name: John": ```python text = "Name: John Doe" formatted = re.sub(r'Name: (\w+) (\w+)', r'Last Name: \2, First Name: \1', text) print(formatted) # 输出: Last Name: Doe, First Name: John ``` ### 示例4:使用函数进行复杂替换 ```python def capitalize_name(match): first = match.group(1).capitalize() last = match.group(2).capitalize() return f"{first} {last}" text = "john doe and jane smith" result = re.sub(r'(\w+)\s+(\w+)', capitalize_name, text) print(result) # 输出: John Doe and Jane Smith ``` ## 高级技巧 ### 命名捕获组 使用`(?P<name>...)`语法创建命名捕获组,通过名称引用: ```python text = "Date: 2024-05-20" formatted = re.sub( r'(?P<year>\d{4})-(?P<month>\d{2})-(?P<day>\d{2})', r'\g<day>/\g<month>/\g<year>', text ) print(formatted) # 输出: Date: 20/05/2024 ``` ### 保留原始文本结构 替换特定内容但保留周围文本: ```python text = "The price is $100 and $200" # 将所有价格增加20% new_text = re.sub( r'\$(\d+)', lambda m: f"${int(m.group(1)) * 1.2}", text ) print(new_text) # 输出: The price is $120.0 and $240.0 ``` ### 使用非捕获组 当需要分组但不需捕获时,使用`(?:...)`语法: ```python # 匹配URL但只捕获域名部分 text = "Visit https://www.example.com and http://test.site" result = re.sub( r'https?://(?:www\.)?([^/]+)', r'Domain: \1', text ) print(result) # 输出: Visit Domain: example.com and Domain: test.site ``` ## 注意事项 1. **转义特殊字符**:在正则表达式中,特殊字符如`.`、`+`、`*`等需要转义 2. **贪婪匹配**:默认情况下正则表达式会尽可能匹配更多内容,使用`?`使其非贪婪 3. **性能考虑**:处理大文本时,预编译正则表达式可提高效率 ```python pattern = re.compile(r'(\d+)-(\d+)') result = pattern.sub(r'\1/\2', text) ``` 掌握这些技巧后,您可以灵活使用`re.sub`处理各种文本替换需求,同时精确控制哪些部分被修改、哪些部分被保留。
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