Java 正則表達式實戰入門：從字元比對到 Pattern 與 Matcher 核心 API

前言：為什麼需要正則表達式？

在早期 Java 版本（JDK 1.4 之前）處理字串搜尋、比對、替換時，開發者只能依靠 charAt()、for 迴圈與 if 判斷，程式碼冗長且難以維護。隨著 java.util.regex 套件的引入，我們得以使用「模式」物件封裝比對邏輯，大幅簡化程式碼並提升可讀性。

一、傳統寫法的痛點

假設要檢查字串中是否包含 'y' 或 'f'，傳統寫法如下：

class Test {
    public static void main(String args[]) {
        String str = "For my money, the important thing about the meeting was bridge-building";
        char x = 'y';
        char y = 'f';
        boolean result = false;
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            char z = str.charAt(i);
            if (x == z || y == z) {
                result = true;
                break;
            } else {
                result = false;
            }
        }
        System.out.println(result);
    }
}

這種方式在面對「含 is」、「含 thing 或 ting」等複雜需求時，程式碼會變得極其龐大且難以擴充。

二、java.util.regex 核心類別：Pattern 與 Matcher

JDK 1.4 引入兩個核心類別：

• Pattern：正則表達式編譯後的不可變模式物件（final 類別，建構子為 private，透過靜態 compile() 取得實例）。
• Matcher：依據 Pattern 對目標字串執行比對操作的引擎，提供 find()、matches()、replaceAll() 等豐富方法。

基本使用流程

import java.util.regex.*;

class Regex1 {
    public static void main(String args[]) {
        String str = "For my money, the important thing about the meeting was bridge-building";
        String regEx = "a|f";                // 表示 a 或 f
        Pattern p = Pattern.compile(regEx);  // 編譯模式
        Matcher m = p.matcher(str);          // 建立比對器
        boolean result = m.find();           // 執行搜尋
        System.out.println(result);          // true
    }
}

忽略大小寫：Pattern.compile(regEx, Pattern.CASE_INSENSITIVE)

無參考鏈結寫法：boolean result = Pattern.compile(regEx).matcher(str).find();

三、常用限定符號（量詞）

範例說明

• ab* 比對 a、ab、abb、abbb…
• ab+ 比對 ab、abb、abbb…（等價 abb*）
• or? 比對 o、or

四、特殊字元與進階語法

實戰練習

// 1. (a|b){2}  → aa、ab、ba、bb
// 2. a[abc]b   → aab、abb、acb
// 3. .         → 任意單一字元
// 4. a.        → aa、ax、a1…
// 5. d[^j]a    → daa、d9a…（排除 dja）
// 6. [d-g][ac]c → dac、ecc、fcc、gcc、dcc…

五、字串替換與 Matcher 進階操作

Matcher.replaceAll(String replacement) 可將所有符合模式的子字串替換為指定字串；傳入空字串 "" 即為刪除。

import java.util.regex.*;

class Regex1 {
    public static void main(String args[]) {
        String regEx = "a+";                // 一個或多個 a
        String str = "abbbaaa an banana hhaana";
        Pattern p = Pattern.compile(regEx);
        Matcher m = p.matcher(str);
        String s = m.replaceAll("⊙⊙");      // 替換
        System.out.println(s);              // 輸出：⊙⊙bbb⊙⊙ ⊙⊙n b⊙⊙n⊙⊙ h⊙⊙n⊙⊙
    }
}

六、綜合範例：多重替換鏈結

import java.util.regex.*;

class Regex1 {
    public static void main(String args[]) {
        String str = "abcaccbcbaacabccaa";
        // 先刪除 ac 或 ca
        String regEx = "(ac)|(ca)";
        Pattern p = Pattern.compile(regEx);
        Matcher m = p.matcher(str);
        String s = m.replaceAll("");        // 結果：abcbbcbaabccaa → 實際為 bbcbbbaa

        // 再刪除 ab 或 ba
        regEx = "(ab)|(ba)";
        p = Pattern.compile(regEx);
        s = p.matcher(s).replaceAll("");
        System.out.println(s);              // 最終輸出：ccbcca
    }
}

七、總結與學習建議

1. 正則表達式是一門獨立的「模式描述語言」，廣泛應用於 Perl、PHP、Python、JavaScript、Java、C# 等語言。
2. Java java.util.regex 僅包含 Pattern 與 Matcher 兩個核心類別，但方法極豐富，建議參考 JDK 文件深入學習。
3. String 類別的 split()、matches() 等方法底層同樣仰賴正則表達式。
4. 掌握正則表達式被列為「保證你現在和未來不失業的十種關鍵技術」之一，值得投入時間系統性學習。