【Java】正規表現（Patternクラス）のメソッド8選と正規表現のパータンを解説！

2024年1月12日

正規表現の世界へようこそ

プログラミングの世界には、データを解析し、処理するための様々な手段がありますが、その中でも特に強力なのが「正規表現」です。

今日は、Java言語の正規表現の扉を開く鍵、Patternクラスに焦点を当て、その使い方を詳しく解説していきます。文字列のパターンマッチングは、コーディングの世界で非常に頻繁に遭遇する課題です。それを解決するための最も強力なツールが、このPatternクラスを通じた正規表現の使用です。

これから、compileメソッドやmatcherメソッドなど、Patternクラスの基本的なメソッドを実例とともに見ていき、その魔法のような力を一緒に学んでいきましょう。

サルモリ

ねえ、正規表現って本当にそんなに便利なの？

はい、サルモリさん。正規表現は非常に強力です。複雑な文字列操作を簡単に、しかも短いコードで実行できるんです。ただ、使い方を間違えると大変なことになるので、しっかり学んで使いこなせるようにしましょうね！

サルモリ

わくわくするね！早く教えてよ！

Javaの正規表現についてコチラ

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Pattern.compile(String regex)

最初に学ぶのは、Patternクラスのcompileメソッドです。このメソッドは、指定された正規表現からパターンをコンパイルするためのものです。

正規表現を利用するとき、まず最初にこのメソッドを使用して、正規表現パターンを作成します。一度コンパイルされたパターンは、再利用が可能ですので、同じパターンで複数の文字列にマッチングを行う際に便利です。

以下に簡単なコード例を示します。

ソースコード例

import java.util.regex.Pattern;
import java.util.regex.Matcher;

public class Program {
    public static void main(String[] args) {
        // パターンをコンパイル
        Pattern pattern = Pattern.compile("[a-z]+");

        // マッチャーを取得
        Matcher matcher = pattern.matcher("hello123world");

        // 全てのマッチを検索
        while (matcher.find()) {
            System.out.println("Found match at: "  + matcher.start() + " - " + matcher.end());
        }
    }
}

import java.util.regex.Pattern;

import java.util.regex.Matcher;

public class Program {

public static void main(String[] args) {

// パターンをコンパイル

Pattern pattern = Pattern.compile("[a-z]+");

// マッチャーを取得

Matcher matcher = pattern.matcher("hello123world");

// 全てのマッチを検索

while (matcher.find()) {

System.out.println("Found match at: " + matcher.start() + " - " + matcher.end());

}

このコードは、小文字のアルファベットが1回以上繰り返されるパターンにマッチします。そして、指定した文字列内でそのパターンに合致する部分があれば、その位置を出力します。

 出力結果
Found match at: 0 - 5 Found match at: 8 - 13

サルモリ

へえ、それだけで文字列からパターンに合う部分を見つけられるんだ！

はい、そうなんです。これが正規表現の力です。しかし、これはまだ基本的な使い方です。さらに複雑なパターンも扱うことができ、その応用範囲は非常に広いですよ。

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Matcher.find()とMatcher.group()

次に、Matcherオブジェクトのfindメソッドとgroupメソッドについて学びましょう。

findメソッドは、与えられた文字列にパターンが見つかるたびにtrueを返します。そして、groupメソッドは、現在のマッチング部分の文字列自体を取得するために使用します。これらのメソッドを組み合わせることで、マッチした文字列のデータを取得したり、特定の処理を適用したりすることができます。

以下に、これらのメソッドを使用したコード例を示します。

ソースコード例

public class RegexExample {
    public static void main(String[] args) {
        // パターンをコンパイル
        Pattern pattern = Pattern.compile("\\d{3}");

        // マッチャーを取得
        Matcher matcher = pattern.matcher("123-456-789");

        // 全てのマッチを検索
        while (matcher.find()) {
            System.out.println("Match: " + matcher.group());
        }
    }
}

public class RegexExample {

public static void main(String[] args) {

// パターンをコンパイル

Pattern pattern = Pattern.compile("\\d{3}");

// マッチャーを取得

Matcher matcher = pattern.matcher("123-456-789");

// 全てのマッチを検索

while (matcher.find()) {

System.out.println("Match: " + matcher.group());

}

このコードは、3桁の数字にマッチするパターンを検索しています。そして、それぞれのマッチした部分の文字列を出力します。

 出力結果
Match: 123 Match: 456 Match: 789

サルモリ

ああ、これなら複雑な文字列の中から必要な部分だけを取り出すことができそうだね！

その通りです。正規表現は、データのバリデーション、検索、文字列の分割や置換、そして複雑なテキスト処理タスクに非常に有効です。ただし、正規表現が複雑になると、それ自体が読みにくくなりがちなので、適切なコメントやリファクタリングが重要になります。

quoteメソッド

まず初めに、quote(String s)メソッドです。

このメソッドは、特殊文字を含む文字列を正規表現のクエリとして使いたい場合に、その文字列をリテラルパターン文字列として扱うために使用します。つまり、このメソッドを使うと、正規表現の特殊文字をエスケープせずにそのままパターン文字列として使用できるのです。

サルモリ

へえ、それは便利そうだね！どうやって使うの？

step
1quoteメソッドの使用例

ソースコード例

import java.util.regex.Pattern;

public class Program {
    public static void main(String[] args) {
        // 特殊文字を含む文字列
        String specialString = ".*";

        // quoteメソッドを使ってリテラルパターン文字列を生成
        String patternString = Pattern.quote(specialString);

        System.out.println("パターン文字列: " + patternString);
    }
}

import java.util.regex.Pattern;

public class Program {

public static void main(String[] args) {

// 特殊文字を含む文字列

String specialString = ".*";

// quoteメソッドを使ってリテラルパターン文字列を生成

String patternString = Pattern.quote(specialString);

System.out.println("パターン文字列: " + patternString);

}

 出力結果
パターン文字列: \Q.*\E

ここで、\Qと\Eは、その間の文字列をリテラル文字列（特殊文字をエスケープした文字列）として扱うための正規表現の構文です。

このように、quoteメソッドを使用すると、正規表現のパターンとして特殊文字を含む文字列を安全に扱うことができます。

サルモリ

なるほど、これなら特殊文字を気にせずに使えるね！

ポイント

特殊文字を正規表現のパターンとしてそのまま使いたい場合には、quoteメソッドが非常に便利です！

patternメソッド

次に、pattern()メソッドです。

このメソッドは、現在のPatternオブジェクトがどの正規表現パターンを表しているのかを示す文字列を返します。つまり、元の正規表現パターン文字列を取得するために使用されるのです。

サルモリ

オリジナルのパターンを後で確認することができるんだね！

step
2patternメソッドの使用例

ソースコード例

import java.util.regex.Pattern;

public class Program {
    public static void main(String[] args) {
        // パターン文字列を定義
        String regex = "a*b";
        // Patternオブジェクトを生成
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);

        // patternメソッドを使って元の正規表現パターン文字列を取得
        String originalPattern = pattern.pattern();

        System.out.println("元の正規表現パターン: " + originalPattern);
    }
}

import java.util.regex.Pattern;

public class Program {

public static void main(String[] args) {

// パターン文字列を定義

String regex = "a*b";

// Patternオブジェクトを生成

Pattern pattern = Pattern.compile(regex);

// patternメソッドを使って元の正規表現パターン文字列を取得

String originalPattern = pattern.pattern();

System.out.println("元の正規表現パターン: " + originalPattern);

}

 出力結果
元の正規表現パターン: a*b

このコード例では、pattern()メソッドを使用して、元の正規表現パターン文字列を正確に取得しています。

これにより、後でパターンを参照したり、デバッグ時に内部で使用されている正規表現パターンを理解するのに役立ちます。

サルモリ

確かに、デバッグ時にはこれがあると便利そうだね！

ポイント

正規表現パターンを後から参照したいときや、デバッグの際には、pattern()メソッドが大変有用です。

matchesメソッドでパターンマッチングを体験しよう！

最後に、matches(String regex, CharSequence input)メソッドです。

この静的メソッドは、指定された文字列が正規表現パターンに一致するかどうかをチェックするために使用されます。もし一致するならtrueを、一致しないならfalseを返します。

サルモリ

これで簡単にパターンマッチングができるんだね！

step
3matchesメソッドの使用例

ソースコード例

import java.util.regex.Pattern;

public class Program {
    public static to="main(String[] args) {
        // テストする文字列
        String input = "aaaaab";
        // 正規表現パターン
        String regex = "a*b";

        // matchesメソッドを使ってパターンマッチングを行う
        boolean isMatch = Pattern.matches(regex, input);

        System.out.println("パターンマッチングの結果: " + (isMatch ? "一致しました！" : "一致しませんでした。"));
    }
}

import java.util.regex.Pattern;

public class Program {

public static to="main(String[] args) {

// テストする文字列

String input = "aaaaab";

// 正規表現パターン

String regex = "a*b";

// matchesメソッドを使ってパターンマッチングを行う

boolean isMatch = Pattern.matches(regex, input);

System.out.println("パターンマッチングの結果: " + (isMatch ? "一致しました！" : "一致しませんでした。"));

}

 出力結果
パターンマッチングの結果: 一致しました！

この方法を使えば、特定の正規表現パターンに文字列が一致するかどうかを簡単にチェックできます。コードがシンプルで理解しやすく、正規表現のパワーを最大限に引き出すことができるのです。

サルモリ

すごいね、これでいろんな文字列処理が効率的にできそう！

ポイント

matchesメソッドは、簡単かつ迅速にパターンマッチングを行うための強力なツールです。

splitメソッドで文字列を巧みに分割！

split(CharSequence input)メソッドとsplit(CharSequence input, int limit)メソッドは、文字列を特定のデリミタ（区切り文字）で分割する際に使用されます。これらのメソッドは、指定されたパターンに一致する部分を基にして、入力された文字列を複数のトークンに分割します。

サルモリ

文字列を分割するなんて、データの処理にめちゃくちゃ役立ちそう！

step
4splitメソッドの使用例

ソースコード例

import java.util.regex.Pattern;

public class Program {
    public static void main(String[] args) {
        // 分割する文字列
        String input = "りんご,ばなな,みかん";
        // 正規表現パターン（カンマで分割）
        String regex = ",";
        // Patternオブジェクトを生成
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);

        // splitメソッドを使って文字列を分割する
        String[] fruits = pattern.split(input);

        System.out.println("分割された文字列:");
        for (String fruit : fruits) {
            System.out.println(fruit);
        }

        // limitを指定してsplitメソッドを使う例
        int limit = 2;
        String[] limitedFruits = pattern.split(input, limit);

        System.out.println("\nlimitを指定して分割された文字列:");
        for (String fruit : limitedFruits) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

import java.util.regex.Pattern;

public class Program {

public static void main(String[] args) {

// 分割する文字列

String input = "りんご,ばなな,みかん";

// 正規表現パターン（カンマで分割）

String regex = ",";

// Patternオブジェクトを生成

Pattern pattern = Pattern.compile(regex);

// splitメソッドを使って文字列を分割する

String[] fruits = pattern.split(input);

System.out.println("分割された文字列:");

for (String fruit : fruits) {

System.out.println(fruit);

}

// limitを指定してsplitメソッドを使う例

int limit = 2;

String[] limitedFruits = pattern.split(input, limit);

System.out.println("\nlimitを指定して分割された文字列:");

for (String fruit : limitedFruits) {

System.out.println(fruit);

}

 出力結果
分割された文字列: りんご ばなな みかん limitを指定して分割された文字列: りんご ばなな,みかん

split(CharSequence input)メソッドは入力文字列をパターンに従って分割し、split(CharSequence input, int limit)メソッドは、分割される要素の最大数（limit）を指定することができます。limitを指定すると、その数だけ要素を分割し、残りの文字列は最後の要素としてまとめられます。

サルモリ

limitを設定すると、分割の仕方をコントロールできるんだね！

ポイント

splitメソッドは、特定のパターンに基づいて文字列を分割する際に非常に役立ちます。また、limitパラメータを使うことで、分割の仕方をさらに細かく制御することが可能です。

正規表現のパターン：基本から応用まで

正規表現には多くのパターンがあり、それぞれ特定の文字列マッチングルールを持っています。基本的なものから、より高度なパターンまで、いくつかの例を見ていきましょう。

基本的な文字マッチング: "a"、"b"、"c" など、特定の文字を直接指定します。
ドット(.)： 任意の1文字にマッチします。ただし、改行文字は除かれます。
文字クラス([])： 中括弧の中に指定された任意の文字にマッチします。例えば、"[abc]"は"a"、"b"、"c"のいずれかにマッチします。
繰り返し({n})： 直前の文字がn回繰り返される場合にマッチします。例えば、"a{3}"は"aaa"にマッチします。
繰り返し({n,})： 直前の文字がn回以上繰り返される場合にマッチします。例えば、"a{2,}"は"aa"、"aaa"、"aaaa"…にマッチします。
繰り返し({n,m})： 直前の文字がn回以上、m回以下繰り返される場合にマッチします。例えば、"a{2,4}"は"aa"、"aaa"、"aaaa"にマッチしますが、"a"や"aaaaa"にはマッチしません。
選択(|)： 複数のパターンの中から一つにマッチします。例えば、"a|b"は"a"または"b"にマッチします。
グループ化(())： 複数の文字や表現を一つのグループとして扱います。グループ化されたパターンは、後方参照や繰り返し処理に使用されます。
前方参照(\\1, \\2, …)： グループ化されたパターンを参照します。例えば、"(a)b\\1"は"aba"にマッチします。

これらは正規表現の基本的な要素ですが、これらを組み合わせることで、非常に複雑なパターンマッチングを行うことができます。

サルモリ

へえ、こんなにたくさんのパターンがあるんだ！でも、全部覚えるのは大変そう…

確かに初めは難しく感じるかもしれませんが、基本的なパターンを理解して、徐々に新しいパターンを学んでいくことで、正規表現のスキルを自然に身につけることができます。また、インターネット上には正規表現のチュートリアルやテストツールがたくさんありますので、それらを利用することもお勧めします。

サルモリ

なるほど、じゃあ少しずつ慣れていこうと思う。ありがとう！

正規表現は強力なツールなので、それをマスターすることで、プログラミングの世界がさらに広がりますよ！

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肯定的先読みと否定的先読み: 予測の力

正規表現では、"先読みアサーション"として知られる特別な構造を使用することで、特定の文字列が後続するかどうかを確認することができます。これは、マッチの成否を決定する際に、検索位置の前後の文脈を利用することができる非常に強力なツールです。

肯定的先読み(?=...): これは、特定のパターンが後に続く場合にのみマッチするように正規表現を制限します。しかし、そのテキスト自体はマッチの一部として消費されません。
否定的先読み(?!...): これは、特定のパターンが後に続かない場合にのみマッチするように正規表現を制限します。肯定的先読みと同様に、テキスト自体はマッチの一部として消費されません。

先読みはテキストを消費しないため、マッチの位置は先読みの直前で止まります。これにより、特定の条件が満たされている場合にのみ、または満たされていない場合にのみマッチングを行う複雑な条件を作成することができます。

ソースコード例

public class RegexLookAhead {
    public static void main(String[] args) {
        // パターンをコンパイル（数字の後にドル記号が続く場合にのみマッチ）
        Pattern pattern = Pattern.compile("\\d+(?=\\$)");

        // マッチャーを取得
        Matcher matcher = pattern.matcher("100$ 200yen 300$ 400euro");

        // 全てのマッチを検索
        while (matcher.find()) {
            System.out.println("Match: " + matcher.group());
        }
    }
}

public class RegexLookAhead {

public static void main(String[] args) {

// パターンをコンパイル（数字の後にドル記号が続く場合にのみマッチ）

Pattern pattern = Pattern.compile("\\d+(?=\\$)");

// マッチャーを取得

Matcher matcher = pattern.matcher("100$ 200yen 300$ 400euro");

// 全てのマッチを検索

while (matcher.find()) {

System.out.println("Match: " + matcher.group());

}

 出力結果 Match: 100 Match: 300

このコード例では、"\\d+(?=\\$)"というパターンを使用しています。これは、1つ以上の数字(\\d+)の後にドル記号($)が続く場合にのみマッチしますが、ドル記号自体はマッチの一部として含まれません。

サルモリ

なるほど、これは先読みを使って特定の条件下でのみマッチを行う方法を示しているんだね。

はい、正確にその通りです。肯定的先読みと否定的先読みを使うことで、特定の文脈下でのみマッチングを行う柔軟な正規表現を構築することができます。これにより、より複雑なテキスト処理タスクを効果的に実行することができます。

正規表現の世界は深く複雑ですが、基本から始めて徐々に新しい概念を学ぶことで、プログラミングにおける強力なスキルを習得できます。

まとめ

この記事では、Javaの正規表現Patternクラスの基本的なメソッドをいくつか紹介し、その使い方とコード例を通じて解説しました。

これらのメソッドを使いこなすことで、文字列の検索、抽出、置換など、さまざまな文字列操作を効率的かつ正確に行うことができます。

正規表現は非常に強力で、学ぶほどにその深みに魅了されるでしょう。Javaの世界でのこれらの知識をぜひ活用してください！

-Javaのよく使用するメソッド一覧

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【Java】javaで正規表現（Patternクラス）について学ぼう！！パターンマッチングを一気に学ぶ！

Pattern.compile(String regex)

Matcher.find()とMatcher.group()

quoteメソッド

patternメソッド

matchesメソッドでパターンマッチングを体験しよう！

splitメソッドで文字列を巧みに分割！

正規表現のパターン：基本から応用まで

肯定的先読みと否定的先読み: 予測の力

まとめ

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