Python正則表示式 - 檢查輸入是否為浮點數

---

浮點數在各種程式設計任務中扮演著至關重要的角色，從數學計算到資料分析。但是，在處理使用者輸入或來自外部資料來源的資料時，驗證輸入是否為有效的浮點數至關重要。Python提供了強大的工具來應對這一挑戰，其中一個工具是正則表示式。

在本文中，我們將探討如何使用Python中的正則表示式來檢查輸入是否為浮點數。正則表示式，通常稱為regex，提供了一種簡潔靈活的方法來定義模式並在文字中搜索匹配項。透過利用正則表示式，我們可以構建一個精確匹配浮點數格式的模式並相應地驗證輸入。

在本文中，我們將探討如何使用Python中的正則表示式來檢查輸入是否為浮點數。正則表示式，通常稱為regex，提供了一種簡潔靈活的方法來定義模式並在文字中搜索匹配項。透過利用正則表示式，我們可以構建一個精確匹配浮點數格式的模式並相應地驗證輸入。

理解浮點數

浮點數是一種用於在計算機系統中表示實數的資料型別。之所以稱為“浮點數”，是因為小數點可以“浮動”以表示不同數量級的數字。在Python中，浮點數使用float資料型別表示。

浮點數可以同時具有整數和小數部分，並且可以是正數或負數。它們通常以m.n的形式編寫，其中m表示整數部分，n表示小數部分。例如，3.14和-0.5是有效的浮點數。

但是，需要注意的是，由於計算機硬體的限制，並非所有十進位制表示都可以精確地表示為浮點數。這有時會導致涉及浮點數的計算產生意外結果。因此，驗證輸入並確保其符合預期格式至關重要。

在下一節中，我們將探討正則表示式，並學習如何使用它們來檢查輸入是否為有效的浮點數。

正則表示式的介紹

正則表示式，通常縮寫為regex，是用於模式匹配和文字操作的強大工具。它們提供了一種簡潔靈活的方法來定義模式並在字串中搜索特定字元序列。

在Python中，re模組提供了用於處理正則表示式的函式和方法。我們可以利用正則表示式的功能來檢查輸入是否為有效的浮點數。

要使用正則表示式驗證浮點數，我們需要定義一個匹配預期格式的模式。以下是模式的關鍵組成部分：

• 可選符號 - 數字可能以可選的正(+)或負(-)號開頭。

• 整數部分 - 數字可以有一個可選的整數部分，該部分可以包含一個或多個數字。

• 可選小數點 - 數字可以包含可選的小數點(.)以分隔整數和小數部分。

• 小數部分 - 數字可以有一個可選的小數部分，該部分包含一個或多個數字。

• 指數 - 數字可以有一個可選的指數部分，由字母“e”或“E”表示，後跟可選的符號和一個或多個數字。

透過構建一個包含這些元件的正則表示式模式，我們可以有效地檢查輸入字串是否與浮點數的模式匹配。

在下一節中，我們將深入研究利用正則表示式檢查浮點數的Python程式的實現。

用於檢查浮點數的Python程式

要在Python中使用正則表示式檢查給定輸入是否為浮點數，我們可以按照以下步驟操作：

• 匯入re模組 - 首先匯入re模組，該模組提供用於處理正則表示式的函式和方法。

• 定義正則表示式模式 - 建立一個正則表示式模式，該模式與浮點數的預期格式匹配。此模式將用於驗證輸入。

• 建立函式 - 定義一個函式，我們將其命名為is_float，該函式將輸入字串作為引數。

• 匹配模式 - 使用re.match()函式將輸入字串與正則表示式模式進行匹配。如果模式與字串匹配，則此函式返回一個匹配物件；如果不匹配，則返回None。

• 檢查匹配項 - 使用if語句檢查匹配物件是否不為None。如果它不為None，則表示輸入字串是有效的浮點數。

• 返回結果 - 在if語句中，返回True以指示輸入是浮點數。否則，返回False。

現在，讓我們將所有內容組合在一起，並編寫使用正則表示式檢查浮點數的Python程式碼：

import re

def is_float(input_string):
    pattern = r'^[-+]?[0-9]*\.?[0-9]+([eE][-+]?[0-9]+)?$'
    match = re.match(pattern, input_string)
    if match:
        return True
    return False

在上面的程式碼中，我們定義了正則表示式模式r'^[-+]?[0-9]*\.?[0-9]+([eE][-+]?[0-9]+)?$'，該模式與浮點數的預期格式匹配。我們使用re.match()將輸入字串與模式進行匹配，如果匹配則返回True。

在下一節中，我們將使用一些示例輸入測試我們的is_float()函式，以瞭解其工作原理。

測試程式

以下是一些我們可以嘗試的測試用例：

• 測試用例1

• 輸入 - "3.14"

• 預期輸出 - True

• 說明 - 輸入是一個有效的浮點數。

• 測試用例2

• 輸入 - "-0.5"

• 預期輸出 - True

• 說明 - 輸入是一個有效的浮點數。

• 測試用例3

• 輸入 - "10"

• 預期輸出 - False

• 說明 - 輸入不是浮點數，因為它沒有小數部分。

• 測試用例4

• 輸入 - "abc"

• 預期輸出 - False

• 說明 - 輸入不是浮點數，因為它包含非數字字元。

• 測試用例 5 −

• 輸入 − "1.23e-4"

• 預期輸出 - True

• 說明 − 輸入是一個有效的科學計數法表示的浮點數。

您可以使用這些輸入呼叫is_float()函式，並將輸出與預期結果進行比較來測試程式。如果所有測試用例的輸出都與預期結果匹配，則表明程式執行正確。

# Testing the program
print(is_float("3.14"))        # Expected output: True
print(is_float("-0.5"))        # Expected output: True
print(is_float("10"))          # Expected output: False
print(is_float("abc"))         # Expected output: False
print(is_float("1.23e-4"))     # Expected output: True

結論

在本文中，我們探討了如何使用Python中的正則表示式來檢查給定的輸入是否為浮點數。我們學習了正則表示式在模式匹配中的重要性以及如何將其應用於驗證數值輸入。

我們首先了解了浮點數的特性及其可以表示的常見格式。然後，我們深入研究了使用正則表示式來檢查浮點數的is_float()函式的實現。我們還討論了使用re.match()函式進行精確字串匹配的重要性。

透過使用多個測試用例測試程式，我們確保了其可靠性，並驗證了它能夠正確識別浮點數，同時拒絕無效輸入。