Expressões regulares

Em ciência da computação, uma expressão regular ou "Regex" provê uma forma concisa e flexível de identificar cadeias de caracteres de interesse, como caracteres particulares, palavras ou padrões de caracteres. Expressões regulares são escritas numa linguagem formal que pode ser interpretada por um processador de expressão regular, um programa que serve um gerador de analisador sintático ou examina o texto e identifica as partes que casam com a especificação dada.

Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Express%C3%A3o_regular

De forma bem resumida, expressões regulares permitem encontrar padrões de textos e manipulá-los.

Expressões Regulares - Uma abordagem divertida

Grande parte do conteúdo apresentado tem como base o livro Expressões Regulares - Uma abordagem divertida, recomendo a compra para apreciar esta obra maravilhosa.

Site: https://www.piazinho.com.br/

Expressões Regulares Cookbook

Este livro oferece mais de 100 receitas que vão ajudá-lo a manipular dados e textos usando expressões regulares. Todo programador deve entender um pouco de expressões regulares, mas aproveitá-las plenamente não é tão simples assim. Mesmo os usuários mais experientes, muitas vezes, sofrem com baixo desempenho, falsos positivos, falsos negativos ou defeitos imprevisíveis. Expressões Regulares Cookbook oferece orientação detalhada para algumas das tarefas mais comuns envolvendo essa ferramenta, com receitas para C#, Java, JavaScript, Perl, PHP, Python, Ruby e VB.NET.

Compre em: https://www.amazon.com.br/Express%C3%B5es-Regulares-Cookbook-Jan-Goyvaerts/dp/8575222791

Testes

Todas as expressões regulares apresentadas neste documento podem ser testadas através dos sites abaixo:

RegExp Preview

RegExp Preview é uma extensão disponível para o Visual Studio Code que permite visualizar expressões regulares de forma visual, facilitando muito a compreensão de expressões complexas.

Download da extensão: https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=LouisWT.regexp-preview

AutoRegex

Regex é difícil de escrever e compreender para o ser humano.

Este site usa inteligência artificial para automatizar essa tarefa, traduzindo entre inglês e RegEx.

https://www.autoregex.xyz/

Apresentação no evento DevPira 2021

Durante o ano de 2021 tive a oportunidade de palestrar sobre expressões regulares no evento DevPira, todo o conteúdo presente neste documento foi apresentado no evento e pode ser conferido abaixo:

Link do video: https://www.youtube.com/watch?v=cWvzw9FaFqw

Aplicações

Na pratica, as expressões regulares podem ser aplicadas para uma infinidade de tarefas, elas são uteis sempre que você precisa buscar ou validar um padrão de texto, podem ser utilizadas, por exemplo, para os seguintes itens:

Data e/ou hora nos mais diversos formatos
Número IP
Nome em geral
Endereços de e-mail
Endereços da web
Conteúdos entre tags
Número de documentos (CPF/RG)
Entre outras infinitas possibilidades

Use com moderação

Expressões regulares podem ser aplicadas para uma infinidade de problemas, mas isso não significa que você deva utilizar.

Em alguns cenários o uso de expressões regulares pode se tornar extremamente complexo e difícil de dar manutenção, veja abaixo o exemplo para validar datas no formato DD/MM/YYYY.

^(?:(?:31(\/|-|\.)(?:0?[13578]|1[02]))\1|(?:(?:29|30)(\/|-|\.)(?:0?[13-9]|1[0-2])\2))(?:(?:1[6-9]|[2-9]\d)?\d{2})$|^(?:29(\/|-|\.)0?2\3(?:(?:(?:1[6-9]|[2-9]\d)?(?:0[48]|[2468][048]|[13579][26])|(?:(?:16|[2468][048]|[3579][26])00))))$|^(?:0?[1-9]|1\d|2[0-8])(\/|-|\.)(?:(?:0?[1-9])|(?:1[0-2]))\4(?:(?:1[6-9]|[2-9]\d)?\d{2})$

Fonte: https://stackoverflow.com/questions/15491894/regex-to-validate-date-format-dd-mm-yyyy-with-leap-year-support

Abaixo, um exemplo de validação de data no mesmo formato (DD/MM/YYYY) utilizando o tipo DateTime do C#.

const string input = "19/08/2012";
const string format = "dd/MM/yyyy";

DateTime.TryParseExact(input, format, CultureInfo.InvariantCulture, DateTimeStyles.None, out var dateTime);

Ambos os exemplos resolvem um problema em comum utilizando técnicas diferentes, talvez não seja uma comparação justa, mas o objetivo é apresentar o quão complexo uma expressão regular pode se tornar em relação a outras técnicas.

Sempre se questione sobre opções além do uso de expressões regulares para resolver um problema, por exemplo, devo fazer o parse de arquivos .xml, .json .yaml ou .html utilizando expressões regulares? Não seria mais interessante utilizar uma biblioteca para isso, por exemplo, Newtonsoft para JSON e HtmlAgilityPack para HTML?

NÃO utilize RegEx no caminho crítico

O artigo publicado pelo autor Elemar Jr, apresenta de forma bem didática os problemas de performance presente no uso de expressões regulares, no artigo é apresentado um problema de comparação de strings utilizando expressões regulares em C#.

Em resumo, ao realizar 1.000.000 de chamadas utilizando expressões regulares o tempo médio de execução foi de 10 segundos com o uso massivo do Garbage Collector, por outro lado, ao utilizar técnicas alternativas a expressões regulares o tempo de execução foi de 22 milissegundos (440x mais rápido) e sem uso do Garbage Collector.

Expressões regulares são fantásticas. Entretanto, precisam ser utilizadas com moderação pois podem impactar de forma perceptível a performance.

Leia mais sobre: https://elemarjr.com/arquivo/nao-utilize-regex-no-caminho-critico/

Linguagens de programação

Uma grande variedade de linguagens de programação tem suporte a expressões regulares, algumas de forma nativa, outras através de pacotes de terceiros.

É importante ressaltar que podem existir pequenas variações entre as linguagens, a grande maioria dos itens apresentado neste documento são suportados em todas as linguagens abaixo, porém, é sempre importante consultar a documentação para garantir um bom funcionamento.

C# (dotnet core / full framework)
JavaScript / TypeScript
Java
Python
Ruby
Go
C / C++
Entre outras

Exemplo de uso utilizando C#

O código abaixo faz uso da classe Regex para encontrar todas as palavras que iniciam com a letra M e exibi-las no console.

// Create a pattern for a word that starts with letter "M"
const string pattern = @"\b[M]\w+";

// Long string
const string authors = "Mahesh Chand, Raj Kumar, Mike Gold, Allen O'Neill, Marshal Troll";

// Create a Regex
var regex = new Regex(pattern);

// Get all matches
var matches = regex.Matches(authors);

// Print all matched authors
foreach (Match match in matches)
{
    Console.WriteLine(match.Value);
}

// output: Mahesh, Mike, Marshal

Fonte: https://www.c-sharpcorner.com/article/c-sharp-regex-examples/

Regex class: https://docs.microsoft.com/pt-br/dotnet/api/system.text.regularexpressions.regex?view=net-5.0

Banco de dados

Alguns bancos de dados relacionais também fornecem suporte a expressões regulares, é importante ressaltar que assim como nas linguagens de programação, podem existir pequenas variações entre os recursos disponíveis.

Abaixo uma lista dos mais conhecidos.

MySQL
Oracle
PostgreSQL
SQLite
SQL Server

Metacaracteres

Os metacaracteres possuem funções especificas que podem variar de acordo com o contexto no qual estão inseridos, permitindo serem combinados para aumentar o poder de cada um deles.

Metacaractere	Nome	Função	Exemplo de uso
.	Ponto	Casa com qualquer caractere	.
[ ]	Lista	Casa um conjunto de caracteres	[abc]
[^]	Lista negada	Casa todos os caracteres que não estiverem presentes na lista	[^abc]
?	Opcional	Torna opcional a existência da entidade anterior, devendo ocorrer zero ou uma vez	Casas?
*	Asterisco	A entidade anterior pode ocorrer em qualquer quantidade, zero ou mais vezes	oii*
+	Mais	A entidade anterior deve ocorrer uma ou mais vezes	oi+
{n,m}	Chaves	Especifica uma quantidade de vezes que a entidade anterior deve ocorrer	oi{1,4}
^	Circunflexo	Início de linha	^Bem-vindos
$	Cifrão	Fim de linha	Até mais$
\b	Borda	Início ou fim de palavra	\bdia\b
			dia, bom-dia, melodia, diafragma, radial
\	Espace	Torna literal um metacaracteres	Tudo bem\?
\|	Ou	Um ou outro	amigo\|amiga
( )	Grupo	Delimita um grupo	^O (sabiá) (não) (sabia) (que) o sábio \3 \4 o \1 \2 \3 assobiar$
			O sabiá não sabia que o sábio sabia que o sabiá não sabia assobiar
\1...\9	Retrovisor	Texto casado no grupo n	(\b\w+\b) \1
			Identifica a ocorrência de palavras palavras repetidas

Ponto ( . )

O metacaractere ponto (.) em uma expressão regular casa com qualquer outro caractere.

Expressão	Casa com
Ca.a	Cama, Cana, Ca.a, Ca@a
.lpiste	Alpiste, alpiste, _lpiste
Final feliz.	Final feliz., Final feliz!, Final feliz@

Caso seja necessário casar o caractere literal ponto ( . ), é possível utilizando o Escape ( \ ) ou adiciona-lo em uma lista ( [] ).

Expressão	Casa com	Não casa com
Final feliz\.	Final feliz.	Final feliz!, Final feliz@
Final feliz[.]	Final feliz.	Final feliz!, Final feliz@

Observação: O caractere ponto ( . ) dentro de uma lista perde seu poder de casar qualquer caractere, isto também ocorre com outros metacaracteres.

Lista ( [ ] )

O metacaractere lista ( [ ] ) em uma expressão regular casa um conjunto de caracteres.

Expressão	Casa com
Re[vs]ista	Revista, Resista
<[pabPAB]>	<p>, <a>, <b>, <P>, <A>, <B>
[0123]	0, 1, 2, 3

Em uma lista é possível especificar um intervalo através do caractere hífen ( - ), o intervalo leva em consideração a posição do caractere na tabela ASCII - https://www.ascii-code.com/

Expressão	Casa com
[a-z]	Letras de a até z
[A-Z]	Letras de A até Z
[0-9]	Números de 0 até 9

Lista negada ( [^] )

O metacaractere lista negada ( [^] ) em uma expressão regular casa qualquer caractere não presente na lista.

Expressão	Casa com
Re[^vs]ista	Remista, Redista
<[^pabPAB]>	<x>, <y>
[^0123]	4, 5, 6, 7, @, A

Em uma lista negada também é possível especificar um intervalo através do caractere hífen ( - ), o intervalo leva em consideração a posição do caractere na tabela ASCII - https://www.ascii-code.com/

Expressão	Casa com
[^a-z]	Casa com qualquer caractere não presente entre a até z
[^A-Z]	Casa com qualquer caractere não presente entre A até Z
[^0-9]	Casa com qualquer caractere não presente entre 0 até 9

Opcional ( ? )

O metacaractere opcional ( ? ) em uma expressão regular permite que a entidade anterior ocorra zero ou uma vez.

Expressão	Casa com
Natural?	Natura, Natural
Desaparece[rum!]?	Desaparece, Desaparecer, Desapareceu, Desaparecem, Desaparece!

Uma outra forma de expressar o metacaractere opcional ( ? ) é utilizando o metacaractere chaves ( {n,m} ).

Observação: Para utilizar a versão não gulosa do opcional, utilize o metacaractere ( ?? ).

Expressão	Casa com
Natural{0,1}	Natura, Natural
Desaparece[rum!]{0,1}	Desaparece, Desaparecer, Desapareceu, Desaparecem, Desaparece!

Asterisco ( * )

O metacaractere asterisco ( * ) em uma expressão regular permite que a entidade anterior ocorra em qualquer quantidade.

Expressão	Casa com
Natural*	Natura, Natural, Naturalllllllllllllll
Desaparece[rum!]*	Desaparece, Desaparecerrr, Desapareceu!!!!, Desaparecem!!!rrrrmmmmuuu, Desaparece!

Uma outra forma de expressar o metacaractere asterisco ( * ) é utilizando o metacaractere chaves ( {n,m} ).

Observação: Para utilizar a versão não gulosa do asterisco, utilize o metacaractere ( *? ).

Expressão	Casa com
Natural{0,}	Natura, Natural, Naturalllllllllllllll
Desaparece[rum!]{0,}	Desaparece, Desaparecerrr, Desapareceu!!!!, Desaparecem!!!rrrrmmmmuuu, Desaparece!

Mais ( + )

O metacaractere mais ( + ) em uma expressão regular permite que a entidade anterior ocorra uma ou mais vezes.

Expressão	Casa com
Natural+	Natural, Naturalllllllllllllll
Desaparece[rum!]+	Desaparecerrr, Desapareceu!!!!, Desaparecem!!!rrrrmmmmuuu, Desaparece!

Uma outra forma de expressar o metacaractere mais ( + ) é utilizando o metacaractere chaves ( {n, m} ).

Observação: Para utilizar a versão não gulosa do mais, utilize o metacaractere ( +? ).

Expressão	Casa com
Natural{1,}	Natural, Naturalllllllllllllll
Desaparece[rum!]{1,}	Desaparecerrr, Desapareceu!!!!, Desaparecem!!!rrrrmmmmuuu, Desaparece!

Resumo ( ? ), ( + ) e ( * )

Expressão	Descrição	Equivalente
?	Deve ocorrer 0 ou 1 vez	{0,1}
*	Deve ocorrer 0 ou mais vezes	{0,}
+	Deve ocorrer 1 ou mais vezes	{1,}

Chaves ( {n,m} )

O metacaractere chaves ( {n,m} ) em uma expressão regular permite especificar a quantidade exata de vezes que a entidade anterior deve ocorrer.

Expressão	Descrição
{2,3}	Deve ocorrer de 2 até 3 vezes
{0,4}	Deve ocorrer até 4 vezes
{3,3}	Exatamente 3 vezes
{3}	Exatamente 3 vezes
{0,1}	Deve ocorrer até 1 vez, igual ao opcional ( ? )
{0,}	Deve ocorrer 0 ou mais vezes, igual ao asterisco ( * )
{1,}	Deve ocorrer pelo menos 1 vez, igual ao mais ( + )

Observação: Para utilizar a versão não gulosa das chaves, utilize o metacaractere ( {n,m}? )

Circunflexo: Início de linha ( ^ )

O metacaractere circunflexo ( ^ ) em uma expressão regular marca o inicio de linha.

Expressão	Descrição
^[0-9]	Casa todas as linhas que iniciam com números
^[^0-9]	Casa todas as linhas que não iniciam com números

Cifrão: Fim de linha ( $ )

O metacaractere cifrão ( $ ) em uma expressão regular marca o fim de linha.

Expressão	Descrição
[0-9]$	Casa todas as linhas que terminam com números
[^0-9]$	Casa todas as linhas que não terminam com números

Borda ( \b )

O metacaractere borda ( \b ) em uma expressão regular marca a borda entre as palavras.

Expressão	Descrição
dia	Casa dia em qualquer parte da palavra
\bdia	Casa apenas palavras que iniciam com dia
dia\b	Casa apenas palavras que terminam com dia
\bdia\b	Casa a palavra dia por completo
\Bdia\B	Casa a palavra dia dentro de outras palavras
Exemplo: dia, diafragma, melodia, radial, bom-dia!

Escape ( \ )

O metacaractere escape ( \ ) em uma expressão regular desativa o poder de um metacaractere.

Expressão	Descrição	Equivalente
10 \+ 20	Casa com o literal 10 + 20	10 [+] 20
\$	Casa com o literal $	[$]
\.	Casa com o literal .	[.]

Ou ( | )

O metacaractere ou ( | ) em uma expressão regular torna possível casar com duas ou mais opções.

Expressão	Descrição	Equivalente
boa-tarde\|boa-noite	Casa com o literal boa-tarde ou boa-noite
boa-(tarde\|noite)	Casa com o literal boa-tarde ou boa-noite
amig(a\|o)	Casa com o literal amiga ou amigo	amig[ao]

Grupo ( ( ) )

O metacaractere grupo ( ( ) ) em uma expressão regular permite agrupar expressões regulares e potencializar o uso dos outros metacaracteres.

Expressão	Descrição
amig(a\|o)	Casa com o literal amiga ou amigo
(haha)+	Casa o literal haha uma ou mais vezes
(www\.)?github\.com(\.br)?	Casa com github.com, github.com.br, www.github.com, www.github.com.br

Retrovisor ( \1...\9 )

O metacaractere retrovisor ( \1...\9 ) em uma expressão regular permite acessar o texto casado em um determinado grupo.

Expressão	Descrição
(quero)-\1	Casa com o literal quero-quero
(\b\w+\b)-\1	Casa duas palavras iguais separadas por um hífen, por exemplo, quero-quero, quebra-quebra

Metacaracteres adicionais

Abaixo um consolidado de alguns metacaracteres frequentemente utilizados na construção de expressões regulares.

Expressão	Casa com	Equivalente
\w	Casa com a-z, A-Z, 0-9 ou _	[a-zA-Z0-9_]
\W	Casa com todos os caracteres, exceto os presentes em \w	[^a-zA-Z0-9_]
\d	Casa com 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9	[0-9]
\D	Casa com todos os caracteres, exceto os presentes em \d	[^0-9]
\s	Casa com qualquer caractere de espaço em branco	[\r\n\t\f\v ]
\S	Casa com todos os caracteres, exceto os presentes em \s	[^\\r\\n\\t\\f\\v ]

Links Úteis

Abaixo alguns links para conhecer um pouco mais sobre o uso de expressões regulares.

Lookahead and Lookbehind
Tutorial sobre os recursos de lookahead e lookbehind
https://www.regular-expressions.info/lookaround.html

Regular Expression Tips
Learn to use regular expressions by following RegexTip. From @JohnDCook
https://twitter.com/RegexTip

Regex Crossword:
Jogo de palavras cruzadas utilizando expressões regulares
https://regexcrossword.com

Regex Class (C#):
Documentação oficial Microsoft das classes de uso de expressões regulares em dotnet
https://docs.microsoft.com/pt-br/dotnet/api/system.text.regularexpressions.regex?view=net-5.0

HackerRank - Regex:
Problemas no formato ‘Maratona de Programação’ que devem ser resolvidos utilizando expressões regulares
https://www.hackerrank.com/domains/regex

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