1. 问题背景与挑战
在实际开发中，我们经常需要从非结构化或半结构化的文本数据中提取特定的信息。例如，给定以下格式的字符串数据，其中包含多个以#section开头的条目：
#Section250342,Main,First/HS/12345/Jack/M,200010 10.00 200011 -2.00, #Section250322,Main,First/HS/12345/Aaron/N,200010 17.00, #Section250399,Main,First/HS/12345/Jimmy/N,200010 12.00, #Section251234,Main,First/HS/12345/Jack/M,200011 11.00
我们的目标是，针对所有包含/Jack/M的行，提取以下三类数据：
- 段落编号 (Section ID)：例如250342, 251234。
- 日期 (Dates)：例如200010, 200011。
- 数值 (Values)：例如10.00, -2.00, 11.00。
值得注意的是，日期和数值总是成对出现，且每行可能包含一个或多个这样的日期-数值对。直接使用单一正则表达式一次性捕获所有三组数据，尤其是在日期-数值对数量不定的情况下，会变得非常复杂且容易出错。
2. 解决方案：正则表达式与后处理结合
为了有效地解决这个问题，我们采用一种两阶段策略：
- 阶段一：广义正则表达式捕获 使用一个相对宽松的正则表达式，捕获目标行中的段落编号，并将所有后续的日期-数值对作为一个整体字符串捕获。
- 阶段二：Java代码精细化处理 对阶段一捕获到的日期-数值整体字符串进行进一步的解析和拆分，将其中的日期和数值分别提取到独立的列表中。
2.1 正则表达式构建与解析
我们将使用以下正则表达式：
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#Section(\d+)\b(?:(?!#Section\d).)*\bJack/M,(\d+\h+[-+]?\d+(?:\.\d+)?(?:\s+\d+\h+[-+]?\d+(?:\.\d+)?)*)
下面对该正则表达式的各个部分进行详细解释：
- #Section：匹配字面字符串#Section。
- (\d+)：第一个捕获组，用于捕获紧随#Section的数字序列，即段落编号。
- \b：单词边界，确保匹配的精确性。
- (?:(?!#Section\d).)*：这是一个非捕获组，使用负向前瞻?!#Section\d。它的作用是匹配任意字符（.），只要这个字符不是#Section的开头（即防止匹配到下一个#Section）。*表示匹配零次或多次。这确保了我们只在当前#Section块内进行匹配。
- \bJack/M,：匹配字面字符串/Jack/M,，这是我们识别目标行的关键标记。
- (...)：第二个捕获组，用于捕获/Jack/M,之后的所有日期和数值对。
- \d+\h+[-+]?\d+(?:\.\d+)?：这部分匹配一个日期-数值对。
- \d+：匹配日期（一个或多个数字）。
- \h+：匹配一个或多个水平空白字符。
- [-+]?\d+(?:\.\d+)?：匹配数值，可以带正负号，可以是整数或浮点数。
- (?:\s+\d+\h+[-+]?\d+(?:\.\d+)?)*：这是一个非捕获组，表示匹配零个或多个额外的日期-数值对。
- \s+：匹配一个或多个空白字符，用于分隔不同的日期-数值对。
- \d+\h+[-+]?\d+(?:\.\d+)?：与前面相同，匹配另一个日期-数值对。
- \d+\h+[-+]?\d+(?:\.\d+)?：这部分匹配一个日期-数值对。
通过这个正则表达式，我们能得到两个主要的捕获组：
- Group 1: 段落编号（例如250342）
- Group 2: 包含所有日期和数值的字符串（例如200010 10.00 200011 -2.00）
2.2 Java代码实现与后处理
在Java中，我们将使用java.util.regex.Pattern和java.util.regex.Matcher类来执行正则表达式匹配。然后，我们将对捕获到的第二个组进行字符串分割和逻辑分组。
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示例代码：逐个匹配结果输出
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
public class DataExtractor {
public static void main(String[] args) {
String regex = "#Section(\\d+)\\b(?:(?!#Section\\d).)*\\bJack/M,(\\d+\\h+[-+]?\\d+(?:\\.\\d+)?(?:\\s+\\d+\\h+[-+]?\\d+(?:\\.\\d+)?)*)";
String string = "#Section250342,Main,First/HS/12345/Jack/M,200010 10.00 200011 -2.00,\n"
+ "#Section250322,Main,First/HS/12345/Aaron/N,200010 17.00,\n"
+ "#Section250399,Main,First/HS/12345/Jimmy/N,200010 12.00,\n"
+ "#Section251234,Main,First/HS/12345/Jack/M,200011 11.00";
// 编译正则表达式，使用MULTILINE模式以正确处理多行输入
Pattern pattern = Pattern.compile(regex, Pattern.MULTILINE);
Matcher matcher = pattern.matcher(string);
System.out.println("--- 逐个匹配结果 ---");
while (matcher.find()) {
List dates = new ArrayList<>();
List values = new ArrayList<>();
// 捕获组1：段落编号
System.out.println("Group 1 (Section ID): " + matcher.group(1));
// 捕获组2：所有日期和数值的字符串
String[] parts = matcher.group(2).split("\\s+"); // 按一个或多个空格分割
for (int i = 0; i < parts.length; i++) {
if (i % 2 == 0) { // 偶数索引是日期
dates.add(parts[i]);
} else { // 奇数索引是数值
values.add(parts[i]);
}
}
System.out.println("Group 2 (Dates): " + Arrays.toString(dates.toArray()));
System.out.println("Group 3 (Values): " + Arrays.toString(values.toArray()));
}
}
} 输出结果：
--- 逐个匹配结果 --- Group 1 (Section ID): 250342 Group 2 (Dates): [200010, 200011] Group 3 (Values): [10.00, -2.00] Group 1 (Section ID): 251234 Group 2 (Dates): [200011] Group 3 (Values): [11.00]
示例代码：聚合所有匹配结果输出
如果需要将所有匹配到的数据聚合到各自的列表中，并在循环结束后统一输出，可以修改代码如下：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
public class AggregatedDataExtractor {
public static void main(String[] args) {
String regex = "#Section(\\d+)\\b(?:(?!#Section\\d).)*\\bJack/M,(\\d+\\h+[-+]?\\d+(?:\u002e\\d+)?(?:\\s+\\d+\\h+[-+]?\\d+(?:\u002e\\d+)?)*)";
String string = "#Section250342,Main,First/HS/12345/Jack/M,200010 10.00 200011 -2.00,\n"
+ "#Section250322,Main,First/HS/12345/Aaron/N,200010 17.00,\n"
+ "#Section250399,Main,First/HS/12345/Jimmy/N,200010 12.00,\n"
+ "#Section251234,Main,First/HS/12345/Jack/M,200011 11.00";
Pattern pattern = Pattern.compile(regex, Pattern.MULTILINE);
Matcher matcher = pattern.matcher(string);
List allSectionIds = new ArrayList<>();
List allDates = new ArrayList<>();
List allValues = new ArrayList<>();
while (matcher.find()) {
allSectionIds.add(matcher.group(1)); // 添加段落编号
String[] parts = matcher.group(2).split("\\s+");
for (int i = 0; i < parts.length; i++) {
if (i % 2 == 0) {
allDates.add(parts[i]); // 添加日期
} else {
allValues.add(parts[i]); // 添加数值
}
}
}
System.out.println("--- 聚合所有匹配结果 ---");
System.out.println("All Section IDs: " + Arrays.toString(allSectionIds.toArray()));
System.out.println("All Dates: " + Arrays.toString(allDates.toArray()));
System.out.println("All Values: " + Arrays.toString(allValues.toArray()));
}
} 输出结果：
--- 聚合所有匹配结果 --- All Section IDs: [250342, 251234] All Dates: [200010, 200011, 200011] All Values: [10.00, -2.00, 11.00]
3. 注意事项与总结
- Pattern.MULTILINE 标志：在处理多行输入字符串时，务必在编译正则表达式时使用Pattern.MULTILINE标志。这使得^和$锚点匹配行的开始和结束，而不是整个字符串的开始和结束。虽然本例的正则表达式没有直接使用^和$，但对于处理多行数据而言，这是一个良好的实践。
- 非贪婪匹配与负向前瞻：?:(?!#Section\d).)*是确保正则表达式在当前#Section块内匹配的关键。它避免了正则表达式“贪婪”地匹配到下一个#Section块，从而导致数据提取错误。
- 数据结构选择：ArrayList是动态存储提取数据的理想选择，因为它允许在运行时添加任意数量的元素。
- 健壮性考虑：本教程假设输入字符串的格式是相对规范的。在实际应用中，可能需要增加错误处理机制，例如检查matcher.group(2)是否为空，或者parts数组的长度是否为偶数，以应对可能出现的格式异常。
- 灵活性：这种“广义正则表达式捕获 + Java代码精细化处理”的两阶段方法，对于处理包含复杂、变长子结构的数据提取任务非常有效。它将正则表达式的模式匹配能力与编程语言的数据处理能力结合起来，提供了强大的数据解析方案。
通过上述方法，我们不仅成功地从复杂字符串中提取了所需的三组数据，而且还优雅地解决了日期-数值对数量不定的挑战，展示了正则表达式和Java编程在数据处理中的强大协同作用。
