# 正規表示式導論

> 💡 **學習指南**：正規表示式看起來像天書？其實它只是一種「描述文字模式」的迷你語言。本章帶你從零開始理解正規表示式的核心思想，學會用幾個關鍵符號解決 80% 的文字搜尋和驗證問題。

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正規表示式的必要性

想像以下場景：
- 從一大段日誌裡找出所有 IP 位址
- 驗證使用者輸入的電子郵件格式是否合法
- 把文字中所有的日期格式從 `2024/01/15` 替換為 `2024-01-15`
- 從網頁原始碼中提取所有連結

**用普通字串搜尋？** 你需要寫一大堆 `if-else` 判斷邏輯。
**用正規表示式？** 一行模式搞定。

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## 1. 正規表示式入門：三分鐘上手

👇 動手試試看：輸入正規表示式，即時檢視匹配結果

<RegexDemo />

::: tip 💡 一句話理解
正規表示式 = **用特殊符號描述「你想找什麼樣的文字」**。`\d` 代表數字，`+` 代表一個或多個，所以 `\d+` 就是「一個或多個數字」。
:::

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## 2. 核心概念：像搭積木一樣組合

正規表示式的本質是用**三類積木**搭出你想要的模式：

### 2.1 積木一：字元類（匹配什麼字元）

| 語法 | 含意 | 範例 |
|---|---|---|
| `.` | 任意字元 | `a.c` → abc, a1c, a c |
| `\d` | 數字 [0-9] | `\d\d` → 42, 99 |
| `\w` | 字母/數字/底線 | `\w+` → hello, user_1 |
| `\s` | 空白字元 | 匹配空格、Tab |
| `[abc]` | 集合中的任意一個 | `[aeiou]` → 母音字母 |
| `[^abc]` | 不在集合中的 | `[^0-9]` → 非數字字元 |

### 2.2 積木二：量詞（匹配幾次）

| 語法 | 含意 | 範例 |
|---|---|---|
| `*` | 0 次或多次 | `ab*` → a, ab, abbb |
| `+` | 1 次或多次 | `ab+` → ab, abbb（不匹配 a） |
| `?` | 0 次或 1 次 | `colou?r` → color, colour |
| `{3}` | 恰好 3 次 | `\d{3}` → 123 |
| `{2,4}` | 2 到 4 次 | `\d{2,4}` → 12, 1234 |

### 2.3 積木三：位置和分組

| 語法 | 含意 | 範例 |
|---|---|---|
| `^` | 行首 | `^Hello` → 以 Hello 開頭的行 |
| `$` | 行尾 | `end$` → 以 end 結尾的行 |
| `\b` | 單字邊界 | `\bcat\b` → cat（不匹配 catch） |
| `(...)` | 捕獲分組 | `(\d+)-(\d+)` → 分別捕獲 |
| `a\|b` | 或 | `cat\|dog` → cat 或 dog |

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## 3. 實戰：常見驗證模式

### 3.1 電子郵件驗證

```
[\w.+-]+@[\w-]+\.[\w.]+
```

拆解：
- `[\w.+-]+` — 使用者名稱部分（字母數字點加號橫線）
- `@` — 字面量 @
- `[\w-]+` — 網域部分
- `\.` — 跳脫的點
- `[\w.]+` — 頂級網域

### 3.2 手機號驗證（中國）

```
1[3-9]\d{9}
```

拆解：
- `1` — 以 1 開頭
- `[3-9]` — 第二位是 3-9
- `\d{9}` — 後面跟 9 位數字

### 3.3 密碼強度檢查

```
^(?=.*[a-z])(?=.*[A-Z])(?=.*\d).{8,}$
```

拆解：
- `(?=.*[a-z])` — 至少一個小寫字母（前瞻斷言）
- `(?=.*[A-Z])` — 至少一個大寫字母
- `(?=.*\d)` — 至少一個數字
- `.{8,}` — 總長度至少 8 位

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## 4. 在程式碼中使用正規表示式

### JavaScript

```javascript
const text = '聯絡方式：13812345678 或 15099887766'
const regex = /1[3-9]\d{9}/g
const phones = text.match(regex)
// ['13812345678', '15099887766']

// 替換
text.replace(/\d{4}(?=\d{4}$)/, '****')
// 隱藏手機號中間四位

// 驗證
/^[\w.+-]+@[\w-]+\.[\w.]+$/.test('user@example.com')
// true
```

### Python

```python
import re

text = '價格是 99 元，優惠 20 元'
numbers = re.findall(r'\d+', text)
# ['99', '20']

# 替換
re.sub(r'\d+', 'X', text)
# '價格是 X 元，優惠 X 元'

# 分組捕獲
match = re.search(r'(\d+)-(\d+)', '2024-01-15')
match.group(1)  # '2024'
match.group(2)  # '01'
```

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## 5. 貪婪 vs 懶惰：一個關鍵區別

```
文字: <b>hello</b> and <b>world</b>
```

| 模式 | 匹配結果 | 說明 |
|---|---|---|
| `<b>.*</b>` | `<b>hello</b> and <b>world</b>` | 貪婪：盡量多匹配 |
| `<b>.*?</b>` | `<b>hello</b>` | 懶惰：盡量少匹配 |

::: tip 💡 記住
預設是貪婪模式。在量詞後面加 `?` 變成懶惰模式。大多數時候，你需要的是懶惰模式。
:::

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## 6. 總結

::: tip 📚 核心要點
1. **正規表示式 = 描述文字模式的迷你語言**，用於搜尋、匹配、替換
2. **三類積木**：字元類（匹配什麼）+ 量詞（匹配幾次）+ 位置/分組
3. **\d \w \s** 是最常用的三個字元類，覆蓋數字、單字、空白
4. **不需要從零寫**：常見場景都有成熟的正規表示式模式可以重複使用
5. **貪婪 vs 懶惰**：預設貪婪（多匹配），加 `?` 變懶惰（少匹配）
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**下一步學習**：
- [環境變數與 PATH 導論](./environment-path) - 理解系統設定
- [SSH 與金鑰認證原理](./ssh-authentication) - 安全連線遠端伺服器