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強欲な量指定子(絶対最大量指定子)の使いどころ

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正規表現の量指定子には「強欲な量指定子」とか「絶対最大量指定子」と呼ばれるものがあります。
この記事では,どのような場合にこれを使うのか,一例を挙げます。

コード例は Ruby で記述しますが,Ruby をご存知ない方にも分かるよう説明を加えます。

強欲な量指定子に至るまでに,ちょっと遠回りをしますが,ご容赦を。

テキスト中から〈数字列+"円"〉を拾う

まずは,テキスト中から,〈数字列+"円"〉をすべて拾い出したいとします。

Ruby では以下のように書けます。

str = "一人250円のお菓子を14個買う"

p str.scan(/\d+円/)

1 行目はローカル変数への文字列代入です。

/\d+円/ は正規表現リテラルです。
正規表現を / / で囲むと正規表現リテラルになります。

str のあとにピリオドを置いて何かを書いているのは str に対するメソッド呼び出しです。
scan は,文字列に対して使えるメソッドです。引数で与えられた正規表現にマッチする部分文字列を検索して,その結果を配列で返します。

p はオブジェクトを表示するメソッドです。配列を与えたときは,配列っぽく見える文字列にフォーマットしたうえで表示してくれます。

結果は以下のようになります。

["250円"]

マッチする部分文字列が一つしか見出されなかったので,1 要素からなる配列が得られました。

後ろに "円" が続く数字列を拾う

今度は,後ろに "円" が続く数字列を拾ってみます。"円" が続く,といっても,"円" 自体は拾わず,数字列だけを拾うようにします。

これは,肯定先読み (?= ) を使って

str = "一人250円のお菓子を14個買う"

p str.scan(/\d+(?=円)/)

と書けます。
結果は

["250"]

となります。

後ろに "円" が来ない数字列を拾う

今度は,後ろに "円" が来ない数字列を拾ってみたいと思います。

否定先読みを使って

str = "一人250円のお菓子を14個買う"

p str.scan(/\d+(?!円)/)

とするとどうなるでしょうか。

結果は

["25", "14"]

となります。

"14" のほうは想定していましたが,"25" のほうは予想外でした。

とはいえ,この "25" は後ろに "円" が来ていないので,確かにマッチします。
我らが正規表現エンジンは,正しく忠実に仕事をこなしたのでした。

正規表現エンジンはどのようにしてこの "25" を拾ったのでしょうか。

正規表現エンジンは,まず \d+ にマッチする文字列を探します。

文字列の先頭から末尾に向かって探すので,"2" で始まる数字列をまず見出すわけですが,量指定子 + は「最長一致」なので,"2""25" ではなく "250" を得ます。

次に,見出した "250" の直後に (?!円) にマッチする部分文字列があるかを検討します。
(?!円) はアンカーなので,「部分文字列」と言っても必ず空文字列ですが,〈直後に "円" が存在しない〉という縛りがあります。

残念ながら直後に "円" が存在するので,失敗。

正規表現エンジンは,\d+ からやり直します。
さきほどは "250" と欲張ってしまったので,1 文字減らして "25" を取り上げます。
そして,直後に (?!円) にマッチする空文字列があるかというと,ありました。

かくして,"25" と空文字列を結合した "25" を拾うことができたのでした。

上述した「やり直し」をバックトラックといいます。

いよいよ強欲な量指定子の出番

前節の結果は正しいのですが,私が意図したものとは違いました。

やりたかったのは,「テキスト中から,最長一致で拾った数字列のうち,後ろに "円" が来ないもの」を拾うことでした。

バックトラックを抑止できれば意図が実現しそうです。

そこで,強欲な量指定子の出番です。
強欲な量指定子は,最長一致で,かつ範囲を縮めるようなバックトラックをしない,というものです。

通常の最長一致の量指定子の後ろに + を付加した形をしています。
つまり,\d+ の強欲版は \d++ となります。

これを使って,

p str.scan(/\d++(?!円)/)

とすれば,期待どおり

["14"]

が得られました。

強欲版を使わなくても

別解として,強欲な量指定子を使わない

p str.scan(/\d+(?!円|\d)/)

も考えられます。

しかし,強欲を使ったほうがシンプルでしょう。

え? 大してシンプルじゃない?
あー,今の場合,\d みたいな単純なやつだったからよかったけれども,もっと複雑な文字クラスだったら大変だぞおっ,ていうことで納得してくれたまえ。

おまけ:パフォーマンスはどうした?

強欲な量指定子はパフォーマンスのために使う,というような説明をよく見ます。
実際,無用のバックトラックによって速度が落ちるケースがあり,強欲版にすることで改善したりします。

しかし,本記事はあえてパフォーマンスをテーマにしませんでした。
機会があればベンチマークテストを含めた記事を書いてみたいと思います。

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