统计师的Python日记第九天：正则表达式

Posted 2021-05-02 数说工作室

本文是【统计师的Python日记】第9天的日记

回顾一下：

• 第1天学习了Python的基本页面、操作，以及几种主要的容器类型。

• 第2天学习了python的函数、循环和条件、类。

• 第3天了解了Numpy这个工具库。

• 第4、5两天掌握了Pandas这个库的基本用法。

• 第6天学习了数据的合并堆叠。

• 第7天开始学习数据清洗，着手学会了重复值删除、异常值处理、替换、创建哑变量等技能。

• 第8天接着学习数据清洗，一些常见的数据处理技巧，如分列、去除空白等被我一一攻破
  

原文复习（点击查看）：

】

今天将带来第9天的学习日记。

目录如下：

前言

1. 正则表达式简介

（1）元字符

（2）函数

2. 用正则表达式处理Pandas数据

（1）匹配行

（2）提取匹配文字

（3）提取匹配文字的一部分

---

统计师的Python日记【第9天：正则表达式】

前言

根据我的Python学习计划：

Numpy → Pandas → 掌握一些数据清洗、规整、合并等功能 → 掌握正则表达式 → 掌握类似与SQL的聚合等数据管理功能 → 能够用Python进行统计建模、假设检验等分析技能 → 能用Python打印出100元钱 → 能用Python帮我洗衣服、做饭 → 能用Python给我生小猴子......

在数据清洗的学习过程中，发现文本数据的处理并非一招半式能解决，有时必须要搬出利器——正则表达式。在之前的【SAS正则表达式】系列中（在后台回复【sasre】查看），我用正则表达式做文本处理做的非常之爽，比如下面这列数据：

[phone]

Body shop P1

Book B13

[phone]

PD(05)9206-4571

Shushuophone

(12) 6753-5513

None here

PD(12)6434-4532

P&DWashing

......（未显示完）

这是一份产品名单，有的用数字来编码，有的直接是产品的名字，现在想把数字编码（也即红色字体）的部分提取出来，看似没有什么规律，但是在SAS中，用正则表达式两行代码就搞定了。

现在，要挑战用正则表达式处理Pandas的数据。

1. 正则表达式简介

虽然在SAS中学了正则表达式的基础，Python稍有不同，现在还是简单复习一下：

（1）元字符

元字符是一系列代码，用来简化表达某种意思，比如：

\d 表示数字

\D 表示非数字

\w 表示单词字符

\W 表示非单词字符

等等。

有一个技术博客里给了很好的总结，网址：http://www.cnblogs.com/huxi/archive/2010/07/04/1771073.html，以备查询。

（2）函数

在SAS中，PRXPARSE()是获取一个正则表达式的pattern，在Python中对应的就是 compile() 。

import re

pattern = re.compile(元字符表达式)

比如说，

• pattern = re.compile('\d') 就是把一个数字存到pattern里了；

• pattern = re.compile('[0-9]') 也可以用这个，表示把0-9任意一个存到pattern里去；

• pattern = re.compile(',') 就是把逗号存到pattern里去。

那它有什么用呢？pattern后面可以接函数，来实现一些文本处理的功能，比如：

• pattern.split(text) 对text按照pattern分割成list；

• pattern.findall(text) 匹配text中所有符合pattern的部分；

• pattern.search(text) 匹配text中第一个符合pattern的部分；

• pattern.match(text) 匹配text开头符合pattern的部分；

• pattern.sub(subtext, text) 将text中符合pattern的部分替换为subtext。

有点抽象，来具体学习一下，以text为例：

text="Shu Shuojun, I love u, 520"

这个文本，如果想将它变成一个list，用逗号来分割，我可以这样：

pattern = re.compile(',')

pattern.split(text)

结果为：

而利用 findall()，我可以寻找某种格式的字符，相当于SAS中的PRXMATCH()，比如想找到以Sh开头的字符：

pattern = re.compile('Sh\w*')

pattern.findall(text)

\w表示单词字符，*表示匹配前面的表达式0次或无限次，\w*也就是匹配一个单词0次或无限次，'Sh\w*'这个元字符的意思就是：匹配以Sh开头，后面跟着N个单词字符的文本（N取0到无穷）。

Sh开头的两个单词都被匹配出来了。

search() 跟findall类似，findall返回的是字符串中所有的匹配项，search则只返回第一个匹配项，的起始位置和结束位置！相当于SAS中的PRXSUBSTR()，同样以刚才的例子，换成search()看看会发生什么变化：

pattern = re.compile('Sh\w*')

pattern.search(text)

search()返回的是起始位置和结束位置，分别记录在这个东东的.start()和.end()两个函数里面，因此要这样：

pattern = re.compile('Sh\w*')

m = pattern.search(text)

print text [ m.start() : m.end() ]

所以search()只记录了第一个匹配项的开头和结束位置。

还有一个函数 match()，与search()不同之处在于，它只匹配字符串的开头部分：

从这里看与search没什么差别，因为text的开头就是Shu，如果换一下只匹配Shushuo看看，也就是pattern改成：pattern = re.compile('Sh\w\w+')

 

用search()完美匹配出来了，+表示匹配前面的字符至少一次。用match()呢？

不行，匹配不出来，因为Shuojun不是出现在开头。

 

sub() 方法是用来替换，SAS中的PRXCHANGES也提供了替换，比如现在想把text中的520换成250：

pattern = re.compile('\d+')

pattern.sub('250',text)

\d表示数字字符，\d+表示匹配数字字符至少1次，由于text中的数字只有520，因此，text中符合pattern的必然是520这部分。

pattern.sub('250',text)就是把text中520换成250：

在SAS中，学过 “打包”，

在Python的正则表达式也可以“打包”，比如将”I love shushuo”中的shu和shuo分别打包：

text = 'I love shushuo'

pattern = re.compile( '(shu)(shuo)' )

m = pattern.search(text)

m.groups()

再比如，将ve和shuo打包：

正则表达式是文本分析的利器，在爬虫中用处也非常大。但本文中，我要挑战的是对DataFrame结构数据进行正则表达式的处理。参照SAS正则表达的介绍，试图将在SAS中实现的功能在Python中也能实现。

2. 用正则表达式处理Pandas数据

（1）匹配行

我在SAS中用正则表达式解决的第一个问题是是这样的：

[phone]

Body shop P1

Book B13

[phone]

PD(05)9206-4571

Shu shuo phone

(12) 6753-5513

None here

PD(12)6434-4532

P&DWashing

......（未显示完）

 

也就是开头的问题，这一份产品列表，现在只想要数字编码、也就是红色字体的部分。如何操作？

先来分析一下：

 

首先两个PD不是必须的，有的有、有的没有，但后面(XX)括号里面两个数字是必须的，我就按照这样的模式来获取红色字体部分：

 

pattern = re.compile('P?D?\D\d{2}\D\s?\d{4}-\d{4}')

 

这个表达式如何匹配的？

编号	P	D	(	XX	)	空格	XXXX	-	XXXX
正则表达式	P?	D?	\D	\d{2}	\D	\s?	\d{4}	-	\d{4}

对于单个字符串很简单，findall一下就可以了，正如第一部分的介绍，但是对于DataFrane的数据结构，该如何实现？

先读入Pandas中去，数据就命名为production：

我捣鼓出了两种方法：

方法一：

pattern = re.compile('P?D?\D\d{2}\D\s?\d{4}-\d{4}')

matchPro = [] #用来储存匹配的观测值

for i in production['text']: #进行逐行匹配

    if re.findall(pattern, i): #判断是否匹配

        matchPro.append(i) #如果匹配了就把这个观测值放进matchPro中去

        

pd.DataFrame(matchPro, columns=['text']) #最终生成匹配出来的DataFrame数据。

成功匹配出来了。

方法二：

思路是将匹配行的索引记录下来，而不是观测值：

pattern = re.compile('P?D?\D\d{2}\D\s?\d{4}-\d{4}')

 

delIndexSet = [] #用来储存匹配行的索引

 

for i in production['text']: #逐行匹配

   if re.findall(pattern, i): #是否匹配

       delIndex = list(production['text']).index(i) #如果匹配了就获取这行的索引

       delIndexSet.append(delIndex)  #将匹配行的索引放进delIndex

       

pd.DataFrame(production,index=delIndexSet) #获取原数据中的匹配行

也可以成功匹配出来。

（2）提取匹配文字

在SAS正则表达式中还遇到了新的问题：

[phone]

Body shop P1

Book B13

[phone]

PD(05)9206-4571

Shushuo phone

(12) 6753-5513

None here

PD(12)6434-4532

P&D Washing

PC Pro4321S: [phone]

这是一份新的产品列表，现在多了最后一行，这一行是产品的名字和数字编码放在一起了，我只想要数字编码的部分，即红色部分，前面的不想要，怎么办？

第一部分中介绍了search()提取了匹配部分的开头和结尾部分，这个一定可以帮我解决！

先把数据读入Pandas，仍然命名为production：

解决代码如下：

pattern = re.compile('P?D?\D\d{2}\D\s?\d{4}-\d{4}')

 

matchPro = [] #将匹配部分的文字装入这个list

 

for i in production['text']: #逐行匹配

   if re.search(pattern, i):

       m = re.search(pattern, i)

       matchText = i[m.start():m.end()] #如果匹配，那么利用匹配部分开头和结尾的位置，来获取匹配的字符

matchPro.append(matchText) #装入matchPro中

 

pd.DataFrame(matchPro, columns=['text'])

结果如下：

（3）提取匹配文字中的一部分

刚刚对于这个例子：

 

[phone]

Body shop P1

Book B13

[phone]

PD(05)9206-4571

Shushuo phone

(12) 6753-5513

None here

PD(12)6434-4532

P&D Washing

PC Pro4321S: [phone]

 

我成功的写了一个正则表达式，提取出来匹配的部分，元字符为：

P?D?\D\d{2}\D\s?\d{4}-\d{4}

这个表达式和红色字体部分是对应的。那么有一个问题，假如我想提取出来这段匹配文字的任一部分呢？比如[phone]这个括号里的数字，按照情节设定，括号里的数字代表产品的类型，现在想把它提取出来。

和SAS一样，同样用“打包”的思路，前面已经学过在Python中如何打包了：

pattern = re.compile('P?D?\D(\d{2})\D\s?\d{4}-\d{4}') #将括号里的数字“打包”

matchType = []

for i in production['text']:

   if re.search(pattern, i):

       m = re.search(pattern, i)

       type = m.groups()[0] #打包后的内容存在groups()中

       matchType.append(type)

   

pd.DataFrame(matchType,columns=['type'])   

哎呀，只有一列，我不知道每个数字跟原来的哪个对应啊，我得把原数据也加上：

pattern = re.compile('P?D?\D(\d{2})\D\s?\d{4}-\d{4}')

matchPro = []

matchType = []

match = {}

 

for i in production['text']:

   if re.search(pattern, i):

       m = re.search(pattern, i)

       type = i[m.start():m.end()]

       matchText = m.groups()[0]

       

       matchType.append(type)

       matchPro.append(matchText)

   

match['text'] = matchPro

match['type'] = matchType

 

pd.DataFrame(match,columns=['text','type']) 

这样，原数据也有，打包的部分也有了，结果如下：

（4）总结

虽然具体的问题千奇百怪，但核心的方法都是一样的，正则表达式函数+迭代 = Pandas数据的处理。考验的还是Python技巧的综合运用。

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