详解Python中的文本处理

转载  2015-04-11   投稿:goldensun   我要评论

这篇文章主要介绍了Python中的文本处理,包括从最基本的string模块的基础使用和更进一步的re模块的使用,本文来自IBM官方开发者技术文档,需要的朋友可以参考下

字符串 -- 不可改变的序列

如同大多数高级编程语言一样,变长字符串是 Python 中的基本类型。Python 在“后台”分配内存以保存字符串(或其它值),程序员不必为此操心。Python 还有一些其它高级语言没有的字符串处理功能。

在 Python 中,字符串是“不可改变的序列”。尽管不能“按位置”修改字符串(如字节组),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样。Python 使用灵活的“分片”操作来引用子序列,字符片段的格式类似于电子表格中一定范围的行或列。以下交互式会话说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'

另一个功能强大的字符串操作就是简单的 in 关键字。它提供了两个直观有效的构造:
in 关键字

>>> 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,有几种方法可以构成字符串文字。可以使用单引号或双引号,只要左引号和右引号匹配,常用的还有其它引号的变化形式。如果字符串包含换行符或嵌入引号,三重引号可以很方便地定义这样的字符串,如下例所示:
三重引号的使用

>>> 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

使用单引号或三重引号的字符串前面可以加一个字母 "r" 以表示 Python 不应该解释规则表达式特殊字符。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,可能另外组成换码符的反斜杠被当作是常规反斜杠。在以后的规则表达式讨论中会进一步说明这个话题。

文件和字符串变量

我们谈到“文本处理”时,我们通常是指处理的内容。Python 将文本文件的内容读入可以操作的字符串变量非常容易。文件对象提供了三个“读”方法: .read()、.readline() 和 .readlines()。每种方法可以接受一个变量以限制每次读取的数据量,但它们通常不使用变量。 .read() 每次读取整个文件,它通常用于将文件内容放到一个字符串变量中。然而 .read() 生成文件内容最直接的字符串表示,但对于连续的面向行的处理,它却是不必要的,并且如果文件大于可用内存,则不可能实现这种处理。

.readline() 和 .readlines() 非常相似。它们都在类似于以下的结构中使用:
Python .readlines() 示例

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

.readline() 和 .readlines() 之间的差异是后者一次读取整个文件,象 .read() 一样。.readlines() 自动将文件内容分析成一个行的列表,该列表可以由 Python 的 for ... in ... 结构进行处理。另一方面,.readline() 每次只读取一行,通常比 .readlines() 慢得多。仅当没有足够内存可以一次读取整个文件时,才应该使用 .readline()。

如果正在使用处理文件的标准模块,可以使用 cStringIO 模块将字符串转换成“虚拟文件”(如果需要生成模块的子类,可以使用 StringIO 模块,初学者未必要这样做)。例如:
cStringIO 模块

>>> 
    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,请记住,cStringIO“虚拟文件”不是永久的,这一点与真正的文件不同。如果不保存它(如将它写入一个真正的文件,或者使用 shelve 模块或数据库),则程序结束时,它将消失。

标准模块:string

string 模块也许是 Python 1.5.* 标准发行版中最常用的模块。实际上,在 Python 1.6 或更高版本中,string 模块中的功能将作为内置字符串方法(在撰写本文时,详细信息尚未发布)。当然,任何执行文本处理任务的程序也许应该用以下这行开头:
开始使用 string 的方法

      import string

一般经验法则告诉我们,如果 可以 使用 string 模块完成任务,那么那就是 正确 的方法。与 re(规则表达式)相比,string 函数通常更快速,大多数情况下他们更易于理解和维护。第三方 Python 模块,包括某些用 C 编写的快速模块,适用于专门的任务,但可移植性和熟悉性都建议只要可能就使用 string。如果您习惯于使用其它语言,也会有例外,但不如您想像的那样多。

string 模块包含了几种类型的事物,如函数、方法和类;它还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'

虽然可以用手写出这些常量,string 版本或多或少确保了常量对于运行 Python 脚本的国家语言和平台将是正确的。

string 还包括了以常见方式(可以结合这些方式来构成几种罕见的转换)转换字符串的函数。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'

还有许多没有在这里具体说明的其它转换;可以在 Python 手册中查找详细信息。

还可以使用 string 函数来报告字符串属性,如子串的长度或位置,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() 对提供了在字符串和字节组之间转换的迅捷方法,您会发现它们非常有用。用法很简单:
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'

当然,除了 .join() 之外,也许会利用列表来做其它事(如某些涉及我们熟悉的 for ... in ... 结构的事情)。

标准模块:re

re 模块废弃了在老的 Python 代码中使用的 regex 和 regsub 模块。虽然相对于 regex 仍然有几个有限的优点,不过这些优点微不足道,不值得在新代码中使用。过时的模块可能会从未来的 Python 发行版中删除,并且 1.6 版可能有一个改进的接口兼容的 re 模块。所以,规则表达式仍将使用 re 模块。

规则表达式很复杂。也许有人会撰写关于这个主题的书,但实际上,已经有许多人这样做了!本文尝试捕捉规则表达式的“完全形态”,让读者可以掌握它。

规则表达式是一种很简练方法,用于描述可能在文本中出现的模式。是否会出现某些字符?是否按特定顺序出现?子模式是否会重复一定次数?其它子模式是否会排除在匹配之外?从概念上说,似乎不能用自然语言了直观地描述模式。诀窍是使用规则表达式的简洁语法来编码这种描述。

当处理规则表达式时,将它作为它自己的编程问题来处理,即使只涉及一或两行代码;这些行有效地构成了一个小程序。

从最小处着手。从最基本上看,任何规则表达式都涉及匹配特定的“字符类”。最简单的字符类就是单个字符,它在模式中只是一个字。通常,您希望匹配一类字符。可以通过将类括在方括号内来表明这是一个类;在括号中,可以有一组字符或者用破折号指定的字符范围。还可以使用许多命名字符类来确定您的平台和国家语言。以下是一些示例:
字符类

>>> 
    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
...

可以将字符类看作是规则表达式的“原子”,通常会将那些原子组合成“分子”。可以结合使用 分组和 循环 来完成此操作。由括号表示分组:括号中包含的任何子表达式都被看作是用于以后分组或循环的原子。循环则由以下几个运算符中的某一个来表示:"*" 表示“零或多”;"+" 表示“一或多”;"?" 表示“零或一”。例如,请看以下示例:
样本规则表达式

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

对于要匹配这个表达式的字符串,它必须以 "ABC" 开头、以 "XYZ" 结尾 -- 但它的中间必须要有什么呢?中间子表达式是 ([d-w]*\d\d?),而且后面跟了“一或多”运算符。所以,字符串的中间必须包括一个(或者两个,或者一千个)与括号中的子表达式匹配的字符或字符串。字符串 "ABCXYZ" 不匹配,因为它的中间没有必要的字符。

不过这个内部子表达式是什么呢?它以 d-w 范围内的 零或多个 字母开头。一定要注意:零字母是有效匹配,虽然使用英语单词 "some"(一些)来描述它,可能会感到很别扭。接着,字符串必须 恰好有一个数字;然后有 零或一个 附加数字。(第一个数字字符类没有循环运算符,所以它只出现一次。第二个数字字符类有 "?" 运算符。)总而言之,这将翻译成“一个或两个数字”。以下是一些与规则表达式匹配的字符串:
匹配样本表达式的字符串

ABC1234567890XYZ
ABCd12e1f37g3XYZ
ABC1XYZ

还有一些表达式与规则表达式 不匹配(想一想,它们为什么不匹配):
不匹配样本表达式的字符串

ABC123456789dXYZ
ABCdefghijklmnopqrstuvwXYZ
ABcd12e1f37g3XYZ
ABC12345%67890XYZ
ABCD12E1F37G3XYZ

需要一些练习才能习惯创建和理解规则表达式。但是,一旦掌握了规则表达式,您就具有了强大的表达能力。也就是说,转而使用规则表达式解决问题通常会很容易,而这类问题实际上可以使用更简单(而且更快速)的工具,如 string,来解决。

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