正規表現（文字列パターンマッチング）

2012/01/23

キーワード

正規表現

概要

正規表現（regular expression）は、文字列のパターンマッチングに使う簡易言語です。 .NET の場合、Regex クラス（System.Text.RegularExpressions 名前空間）を使うことで、正規表現によるパターンマッチングができます。

Regex クラスが受け付ける正規表現の書き方は、Perl での書き方に準じます。ネットで「正規表現」で検索すると、Perl や Java のものが多く見つかりますが、同じ書き方ができます。

参考:

MSDN: Regex クラス

Regex クラス

概要の通り、Regex クラスを使って文字列パターンマッチングを行います。

例えば、以下のように書くことで、ハイフンで区切られた単語を抜き出すことができます。 Match メソッド（最初の1件を得る）や、Matches メソッド（マッチした個所すべてを得る）を使います。

var text = @"
C# (pronounced C sharp) is a programming language that
is designed for building a variety of applications that
run on the .NET Framework. C# is simple, powerful,
type-safe, and object-oriented. The many innovations
in C# enable rapid application development while
retaining the expressiveness and elegance of C-style
languages. ";

var withHyphen = new Regex(@"\w+-\w+", RegexOptions.Multiline);

var hyphenedWord =
    from Match m in withHyphen.Matches(text)
    select m.Value;

foreach (var item in hyphonedWords)
{
    Console.WriteLine(item);
}

Dim text = "C# (pronounced C sharp) is a programming language that" & vbCrLf &
    "is designed for building a variety of applications that" & vbCrLf &
    "run on the .NET Framework. C# is simple, powerful," & vbCrLf &
    "type-safe, and object-oriented. The many innovations" & vbCrLf &
    "in C# enable rapid application development while" & vbCrLf &
    "retaining the expressiveness and elegance of C-style" & vbCrLf &
    "languages. "

Dim withHyphen = New Regex("\w+-\w+", RegexOptions.Multiline)

Dim hyphenedWord = From m As Match In withHyphen.Matches(text).OfType(Of Match)()
                   Select m.Value

For Each item In hyphenedWord
    Console.WriteLine(item)
Next

open System
open System.Text.RegularExpressions

let text = "
C# (pronounced C sharp) is a programming language that
is designed for building a variety of applications that
run on the .NET Framework. C# is simple, powerful,
type-safe, and object-oriented. The many innovations
in C# enable rapid application development while
retaining the expressiveness and elegance of C-style
languages. "

let withHyphen = new Regex(@"\w+-\w+", RegexOptions.Multiline)

let hyphenedWord = seq {
    for m in withHyphen.Matches(text) do
        yield m.Value
        }

let e = seq {
    for x in 0..10 do
        for y in 0..10 do
            System.Threading.Thread.Sleep(100)
            yield x * y
            }

for x in hyphenedWord do Console.WriteLine x

type-safe
object-oriented
C-style

もう1つ、単語の出現頻度を数える例を示しましょう。単語の区切りを表すのに正規表現を使います。 Split メソッドで、単語の切り出しを行います。

var text = @"
C# (pronounced C sharp) is a programming language that
is designed for building a variety of applications that
run on the .NET Framework. C# is simple, powerful,
type-safe, and object-oriented. The many innovations
in C# enable rapid application development while
retaining the expressiveness and elegance of C-style
languages. ";

var splitter = new Regex(@"[\s\(\)\.,\n\r]+", RegexOptions.Multiline);

var wordCount =
    from word in splitter.Split(text)
    where !string.IsNullOrEmpty(word)
    group word by word into g
    orderby g.Count()
    select new { Count = g.Count(), Word = g.Key };

foreach (var item in wordCount)
{
    Console.WriteLine(item);
}

Dim text = "C# (pronounced C sharp) is a programming language that" & vbCrLf &
    "is designed for building a variety of applications that" & vbCrLf &
    "run on the .NET Framework. C# is simple, powerful," & vbCrLf &
    "type-safe, and object-oriented. The many innovations" & vbCrLf &
    "in C# enable rapid application development while" & vbCrLf &
    "retaining the expressiveness and elegance of C-style" & vbCrLf &
    "languages. "

Dim splitter = New Regex("[\s\(\)\.,\n\r]+", RegexOptions.Multiline)

Dim wordCount = From word In splitter.Split(text)
                Where Not String.IsNullOrEmpty(word)
                Group By Word = word Into Group
                Order By Group.Count()
                Select New With {Group.Count(), Word}

For Each item In wordCount
    Console.WriteLine(item)
Next

前略
{ Count = 2, Word = of }
{ Count = 2, Word = the }
{ Count = 2, Word = and }
{ Count = 3, Word = C# }
{ Count = 3, Word = is }

これらの例では、Regex クラスのインスタンスを作っています。作ったインスタンスを取っておけば、文字列で与えた正規表現を、内部的な表現にコンパイルする作業を1度限りにできて、実行効率が良くなります。一方、実行効率を気にしない、もしくは、一度きりのパターンマッチングなら、静的メソッド版も使えます。

var text = "abcde";
Console.WriteLine(Regex.Match(text, "a+"));
Console.WriteLine(Regex.Match(text, "a.*e"));

a
abcde

以下では、正規表現の中身（Regex クラスに与える文字列）の説明をしていきましょう。

正規表現の基本: 文字をそのまま書く

いくつかの特別な意味を持った記号（. {} \ * + など）以外は、一致させたい文字をそのまま書きます。例えば、abという正規表現は、abを含む文字列に一致します。

正規表現	`ab`
説明	`ab`を含む文字列に一致します。`ab`の前後に別の文字があっても構いません。`a`と`b`の間に別の文字が入る場合には一致しません。
一致例	`abc`	`stab`
不一致例	`a`	`acb`

この例をC#で書くと、以下のようになります。

var r = new Regex("ab");
Console.WriteLine(r.Match("abc").Success); // true
Console.WriteLine(r.Match("enable").Success); // true
Console.WriteLine(r.Match("a").Success); // false
Console.WriteLine(r.Match("acb").Success); // false

数量指定

同じ文字の繰り返しを検出したい場合に使える、数量指定用の特殊記号として、 *（アスタリスク）、+（プラス）、? （はてな）、{} （波括弧）などがあります。

正規表現	`ab*a`
説明	`*` (アスタリスク)で、0個以上の同じ文字を表します
一致例	`aa`	`abbba`
不一致例	`a`	`ab`

正規表現	`ab+a`
説明	`+` (プラス)で、1個以上の同じ文字を表します
一致例	`aba`	`abbba`
不一致例	`aa`	`aca`

正規表現	`ab?a`
説明	`?` (はてな)で、0個もしくは1個の文字を表します
一致例	`aa`	`aba`
不一致例	`abba`	`aca`

正規表現	`ab{2}a`
説明	`{}` で、連続する同じ文字を表します。数字を1つだけ入れると、その個数ぴったりを表します。
一致例	`abba`
不一致例	`aba`	`abbba`

正規表現	`ab{2,4}a`
説明	`{}` に、コンマで区切って2つの数字を入れると、最小と最大の数指定できます。
一致例	`abba`	`abbbba`
不一致例	`aba`	`abbbbba`

通常、これらの数量指定は「最大一致」になります。一方、これらの記号の後ろに ? （はてな）をつけることで、「最小一致」パターンも作れます。

var r1 = new Regex(@".*,");  // 任意の文字の後ろにコンマ
var r2 = new Regex(@".*?,"); // 同上。ただし、最小一致
var str = "aaa,aaa,aaa,";

Console.WriteLine(r1.Match(str)); // aaa,aaa,aaa, まで拾われる
Console.WriteLine(r2.Match(str)); // aaa, だけ拾われる

エスケープ

特殊な意味を持つ記号（. や *）自体を検索するためには、特殊記号の前に \ 記号（半角の円記号、フォントによっては逆スラッシュになります）をつけます。

正規表現	`\\\.\*`
説明	`\` の直後に特殊記号を書くことで、特殊記号自身を検索できます。
一致例	`\.*`
不一致例	`\a*`	`\.`

また、普通は見えない文字（改行やタブ文字）も、\ 記号に続けて n や t などの文字を書くことで表現します。主要なものを書くと、以下の通りです。

`\t`	タブ文字。
`\n`	改行文字。
`\r`	キャリッジリターン（復帰）文字。
`\u`nnnn	Unicodeを直接指定します。nnnnのところに、Unicodeを16進数で記述します。

このような、特殊記号/不可視文字を入力するための記法をエスケープ（escape: 逃げ道、避難）と呼びます。

文字クラス

特定の文字ではなく、ある範囲の文字（たとえば、算用数字全部など）と一致するようなパターンを作ることができます。

エスケープ同様、\ 記号に続けて d や s などの文字を書くことで、文字クラスを表現します。また、[] （角括弧）中に複数の文字を入れることで、そのいずれかの文字に一致します。

正規表現	`\d+`
説明	`\` 記号は特別な意味を持ちます。`\d` や `\s` など、直後の文字によって意味が変わります。`\d` は任意の算用数字を表します。
一致例	`1234`	`65536`
不一致例	`abc`	`----`

正規表現	`\sx+\s`
説明	`\s` は任意の空白文字を表します。
一致例	`y x y`	`y xxx y`
不一致例	`yxy`	`yxxxxy`

正規表現	`\w+\s+\w+`
説明	`\w` は単語に使われる文字を表します。
一致例	`abc xyz`	`あいうえお`
不一致例	`abcdef`	`あいうえお`

正規表現	`\p{Ps}\w+\p{Pe}`
説明	`\p{}` で特定の Unicode カテゴリーに一致します。Ps は開き括弧、Pe は閉じ括弧です。
一致例	`(abc}`	`【abc]`
不一致例	`\|abc\|`	`.abc.`

正規表現	`a.*\.`
説明	`.` （ピリオド）は任意の1文字を表します。ピリオド自信を表すためには、`\.` と書きます。
一致例	`abcd.`	`a(!#$%&'().`
不一致例	`abcd`	`a`

正規表現	`[,\d]+`
説明	`[]` （各括弧）中に含まれる任意の文字に一致します。
一致例	`19,800`	`12,34,56`
不一致例	`abcd`	`あいうえ`

正規表現	`^[,\d]+$`
説明	`^` は文字列の先頭、`$` は末尾を意味します。
一致例	`19,800`	`12,34,56`
不一致例	`-19,800`	`12,34.56`

グループ化

パターンの一部分だけ取り出したり、置換したりするために、正規表現内にグループを作ることができます。() （丸括弧）でくくった部分がグループになります。

例えば以下のようなコードを見てみましょう。

var r = new Regex(@"(\d{4})/(\d{2})/(\d{2})");
var m = r.Match("2011/12/15");
 
foreach (var x in m.Groups)
{
    Console.WriteLine(x);
}

()が3か所あります。マッチ結果（m）のGroupsには、マッチした全体と、() でくくった3か所の結果が格納されています。したがって、実行結果は以下の通りです。

グループには、名前を付けておくこともできます。(?<id>パターン) というように、() 内の先頭に ?<> をつけます。

var r = new Regex(@"(?<y>\d{4})/(?<m>\d{2})/(?<d>\d{2})");
var m = r.Match("2011/12/15");

Console.WriteLine(m.Groups["y"]); // 2011
Console.WriteLine(m.Groups["m"]); // 12
Console.WriteLine(m.Groups["d"]); // 15

更新履歴

2024/11/14

更新：[雑記] オーバーロード解決

[C#]

2024/08/31

型の分割定義 (partial)

[C#]

2024/07/13

更新：C# 13.0 の新機能

[C#]

2024/06/22

更新：ref構造体

[C#]

2023/10/24

コレクション式

[C#]

ブログ

2024/04/04

正規表現（文字列パターンマッチング）

目次

キーワード

概要

Regex クラス

正規表現の基本: 文字をそのまま書く

数量指定

エスケープ

文字クラス

グループ化

更新履歴

更新：[雑記] オーバーロード解決

型の分割定義 (partial)

更新：C# 13.0 の新機能

更新：ref構造体

コレクション式

ブログ

ref/ref struct 変数を非同期メソッド中で使えるように

Lock クラス

Extensions (拡張型)

C# 13 でのコレクション式 - ディクショナリ式

C# 13 でのコレクション式 - 制限の緩和の話