正規表現 - アサーション

アサーション（Assertion）は、正規表現においてマッチする位置を指定するためのメタ文字です。実際の文字にはマッチせず、文字と文字の間の位置にマッチします。

長い文章の中で、すべての数字ではなく、価格の後にある数字だけを見つけたいとします。普通の正規表現ではすべての数字にマッチするかもしれませんが、アサーションを使えば、次のように正確に指定できます。価格の直後にある数字だけにマッチさせる。

この記事では、正規表現における4つの主要なアサーション（肯定先読み、否定先読み、肯定後読み、否定後読み）について体系的に学びます。

アサーションの特徴

  1. ゼロ幅：マッチする文字の位置を占有しない
  2. 条件チェック：特定の条件を満たすかどうかだけをチェックする
  3. マッチ結果に影響しない：マッチの制約条件としてのみ機能する

例

// 例：後に bar が続く foo にマッチ
const regex = /foo(?=bar)/;
console.log(regex.test("foobar"));  // true
console.log(regex.test("food"));    // false

アサーションの種類

正規表現のアサーションは、主に2つの大分類・4つのタイプに分けられます。

アサーションの種類 正規表現の構文 別名 チェックする方向 期待する条件 わかりやすい説明
肯定先読み (?=pattern) 正先読み 右（前）へ 存在する pattern 探している位置は、その右側が必ず...である
否定先読み (?!pattern) 負先読み 右（前）へ 存在しない pattern 探している位置は、その右側に決して...であってはならない
肯定後読み (?<=pattern) 正後読み 左（後ろ）へ 存在する pattern 探している位置は、その左側が必ず...である
否定後読み (?<!pattern) 負後読み 左（後ろ）へ 存在しない pattern 探している位置は、その左側に決して...であってはならない

肯定先読み(?=...)

肯定先読み指定されたパターンが後ろ（右側）に必ず続くような位置にマッチするために使います。...。

構文とパラメータ

  • 構文：(?=pattern)
  • 働き：現在位置の右側がマッチするかをチェックします。patternマッチした場合、アサーションは成功し、エンジンは現在位置に戻って後続のマッチングを続行します。
  • 重要な特性：ゼロ幅、つまりチェックするだけで、いかなる文字も「消費」しません。pattern内の内容は、最終のマッチ結果の一部にはなりません。

コード例1：価格の数字を抽出する

テキストの文字列があり、すべての価格：の後の金額の数字を抽出したいとします。

例：JavaScript

const text = "商品A价格：299元，商品B价格：599元，运费：20元。";

// 肯定先読み
// 1つ以上の数字にマッチするが、右側に"元"が続く必要がある
// "元"自体はマッチ結果に含まれない
const pattern = /\d+(?=元)/g;

const matches = text.match(pattern);

console.log("一致した価格の数字：", matches);
// 出力：['299', '599', '20']

例：Python

import re

text = "商品A价格：299元，商品B价格：599元，运费：20元。"

# 肯定先読みを使用
# 1つ以上の数字（\d+）にマッチするが、その数字の右側に必ず"元"が続く必要がある
# 注意："元"自体はマッチ結果に含まれない
pattern = r'\d+(?=元)'
matches = re.findall(pattern, text)

print("一致した価格の数字：", matches)
# 出力：マッチした価格の数字： ['299', '599', '20']

コードの解説：

  1. \d+は主式であり、1つ以上の数字にマッチします。
  2. (?=円)はアサーションであり、次のことをチェックします。\d+マッチした数字列の右側に"元"の文字が続くかどうか。
  3. エンジンはまず299を見つけ、右を見ると"元"であるため、アサーションは成功し、よって299が記録されます。
  4. 続いて599を見つけ、右側が"元"なので成功し、記録します。
  5. を見つけ、20右側が"元"なので成功し、記録します。最終的に、数字の部分だけが得られます。

コード例2：複雑なパスワードの検証

パスワードには、大文字が少なくとも1つ、小文字が少なくとも1つ、数字が少なくとも1つ含まれている必要があります。

例：JavaScript

function validatePassword(password) {
  // 複数の肯定先読み
  const pattern = /^(?=.*[A-Z])(?=.*[a-z])(?=.*\d).{8,}$/;
  // ^ 文字列の先頭
  // (?=.*[A-Z]) 右側に少なくとも1つの大文字が存在する必要がある
  // (?=.*[a-z]) 右側に少なくとも1つの小文字が存在する必要がある
  // (?=.*\d) 右側に少なくとも1つの数字が存在する必要がある
  // .{8,} 全体の長さは少なくとも8
  // $ 文字列の末尾

  return pattern.test(password);
}

// テストデータ
const passwords = ["Weak", "strong123", "STRONG123", "Strong123"];

passwords.forEach(pwd => {
  console.log(`密码'${pwd}'有効かどうか：${validatePassword(pwd)}`);
});

// 出力：
// パスワード 'Weak' は有効か：false
// パスワード 'strong123' は有効か：false
// パスワード 'STRONG123' は有効か：false
// パスワード 'Strong123' は有効か：true

例：Pyhton

import re

def validate_password(password):
    # 複数の肯定先読みを使用して条件をそれぞれチェックします
    pattern = r'^(?=.*[A-Z])(?=.*[a-z])(?=.*\d).{8,}$'
    # ^ は文字列の先頭を表す
    # (?=.*[A-Z]) アサーション：現在位置（先頭）から右を見たとき、任意の文字（.*）の後に大文字が1つ見つかる必要がある
    # (?=.*[a-z]) アサーション：同様に先頭から右を見たとき、小文字が1つ見つかる必要がある
    # (?=.*\d) アサーション：先頭から右を見たとき、数字が1つ見つかる必要がある
    # .{8,} 主式：任意の文字に少なくとも8回マッチする（全体の長さの要件）
    # $ は文字列の末尾を表す
    if re.match(pattern, password):
        return True
    else:
        return False

# テストデータ
passwords = ["Weak", "strong123", "STRONG123", "Strong123"]
for pwd in passwords:
    print(f"パスワード '{pwd}' が有効かどうか：{validate_password(pwd)}")

# 出力：
# パスワード 'Weak' は有効か：False # 長さが足りず、数字も不足
# パスワード 'strong123' は有効か：False # 大文字が不足
# パスワード 'STRONG123' は有効か：False # 小文字が不足
# パスワード 'Strong123' は有効か：True # すべての条件を満たす

否定先読み(?!...)

否定先読み肯定先読みとは逆です。それは、この位置の後ろ（右側）に指定されたパターンが続いて現れてはならない位置にマッチします。...。

構文とパラメータ

  • 構文：(?!pattern)
  • 機能：現在位置の右側がマッチしないかどうかを確認する pattern。マッチしない場合、アサーションは成功します。
  • 重要な特徴：同じくゼロ幅です。

コード例：ing で終わらない単語を検索する

文の中で、～で終わらないすべてのing単語を検索します。

例：JavaScript

// 例1：否定先読みアサーション
const text1 = "playing swimming run walk jumping sing";
const pattern1 = /\b\w+(?<!ing)\b/g;
console.log(text1.match(pattern1));
// ['run', 'walk', 'sing']

// 例2：q で終わらない単語にマッチ（正しい意味論版）
const text2 = "I like faq apple Iraq you banana q";
const pattern2 = /\b\w*[^q\W]\b/g;
// 意味：
// [^q\W] 単語の最後の文字が q ではない
// 「最後が q ではない」という実際の要件には (?!q) よりも適合する
console.log(text2.match(pattern2));
// ['I', 'like', 'apple', 'you', 'banana']

// 例3：.js で終わらないファイル名にマッチ
const files = "index.js app.ts config.json main.js readme.md";
const pattern3 = /\b\w+\.(?!js\b)\w+\b/g;
// 意味： \.(?!js\b) ドットの後に js があってはならない
console.log(files.match(pattern3));
// ['app.ts', 'config.json', 'readme.md']

肯定後読み(?<=...)

肯定後読みアサーション指定されたパターンが直前（左側）に隣接して現れる必要がある位置にマッチするために使用します...。

注意：すべてのプログラミング言語の正規表現エンジンが後読みアサーションをサポートしているわけではありません。JavaScript は ES2018 以降で完全にサポートされ、Python のreモジュールがサポートしています。

構文とパラメータ

  • 構文：(?<=pattern)
  • 機能：現在位置の左側がマッチするかどうかを確認するpattern。マッチする場合、アサーションは成功します。
  • 重要な特徴：ゼロ幅です。pattern固定長である必要があります（* 或 +などの可変長量指定子は使用できません、一部の実装では）。

コード例：通貨記号の後の金額を抽出する

ドルまたはポンド記号の後の数字を抽出しますが、記号自体は含みません。

例：JavaScript

// 例1：$ または £ の後の金額にマッチ（定番で意味論的に正しい）
const text1 = "Price: $199, £89, ¥1200";
const pattern1 = /(?<=\$|£)\d+/g;
// 意味：
// (?<=\$|£) 左側は $ または £ でなければならない
// \d+ 数字自体にマッチ
console.log(text1.match(pattern1));
// ['199', '89']

// 例2：コロンの後の数字にマッチ
const text2 = "port:8080 pid:1234 uid:1000";
const pattern2 = /(?<=:)\d+/g;
// 左側は : でなければならない
console.log(text2.match(pattern2));
// ['8080', '1234', '1000']

// 例3：バージョン番号のサブバージョンにマッチ（メジャーバージョン番号の後）
const text3 = "v1.2 v2.15 v10.3";
const pattern3 = /(?<=v\d+\.)\d+/g;
// 左側は v + 数字 + ドットでなければならない
console.log(text3.match(pattern3));
// ['2', '15', '3']

// 例4：@ の後のユーザー名にマッチ（@ を含まない）
const text4 = "hello @alice and @bob_smith";
const pattern4 = /(?<=@)[a-zA-Z_]\w*/g;
console.log(text4.match(pattern4));
// ['alice', 'bob_smith']

// 例5：中国語の「第 X 章」の章番号にマッチ
const text5 = "第1章 第12章 第3章";
const pattern5 = /(?<=第)\d+(?=章)/g;
// 左右を同時に制約するため、より明確
console.log(text5.match(pattern5));
// ['1', '12', '3']

否定後読み(?<!...)

否定後読みアサーション肯定後読みアサーションの逆です。ある位置にマッチします。この位置の前（左側）では、指定されたパターンが隣接して現れてはなりません。...。

構文とパラメータ

  • 構文：(?<!pattern)
  • 機能：現在位置の左側がマッチしないかどうかを確認する pattern。
  • 重要な特徴：ゼロ幅であり、通常はpattern固定長である必要があります。

コード例：非負整数を検索する

テキスト内で、負の数ではないすべての整数にマッチします（つまり、左側にマイナス記号がない-数字）。

例：JavaScript

const text = "今日の気温は-5度で、明日は3度に上がり、明後日の気温は-1度で、室内温度は22度に保たれています。";

// 否定後読みアサーション（lookbehind）
// 数字にマッチするが、左側がマイナス記号 - であってはならない
const pattern = /(?<!-)\b\d+\b/g;

const matches = text.match(pattern);

console.log("非負整数：", matches);
// 出力：['3', '22']
// -5、-1 の左側は '-' のため、アサーションは失敗し、マッチしない

総合応用とフローチャート

4種類のアサーションの動作フローをより直感的に理解するために、以下のフローチャートで複数のアサーションを含む複雑なマッチングプロセスを表すことができます：

フローチャートの説明：この図は、正規表現エンジンがマッチング時にアサーションをどのように処理するかを示しています。核心となるのは、アサーションが独立したチェックノードであることです。エンジンは主式がマッチを試みる現在位置で、アサーションの種類に応じて、左または右のコンテキストをチェックします。すべてのアサーション条件が満たされた場合のみ、マッチは続行され、文字を「消費」します。そうでない場合、エンジンはバックトラックして他の可能性を試すか、マッチ失敗を宣言します。

ラベル切り替え
肯定先読みアサーション
否定先読みアサーション
肯定後読みアサーション
否定後読みアサーション
総合実践
インタラクティブテスト
肯定先読みアサーション
肯定先読みアサーション
(?=pattern)
否定先読みアサーション
否定先読みアサーション
(?!pattern)
肯定後読みアサーション
肯定後読みアサーション
(?<=pattern)
否定後読みアサーション
否定後読みアサーション
(?<!pattern)
総合実践
総合実践の例
インタラクティブテスト
インタラクティブテストエリア

正規表現アサーションのミニクイズ

パターン `Python(?=3)` を文字列 `"私はPython3とPython2が好きです"` に適用した場合のマッチ結果について、正しいものはどれですか？

2. 前に文字 `q` がない数字 `7` にマッチするには、どのアサーションを使用できますか？

3. パターン `(?<=@)\w+` を文字列 `"連絡 @admin と [email protected]"` に適用した場合のマッチ結果は何ですか？

4. アサーションの主な特徴は何ですか？（複数選択）

その他の拡張機能