正規表現

2025年11月8日

正規表現

英語表記: Regular Expressions

概要

正規表現とは、特定の文字列パターンを形式的に、かつ厳密に表現するための特殊な記法です。これは、プログラミングにおいて、文字列の検索、置換、入力検証などを柔軟かつ効率的に行うために不可欠なツールとして広く利用されています。

この記法は、具体的な処理手順（命令）を一つ一つ記述するのではなく、「どのような構造を持つ文字列を探したいか」という目的やパターンそのものを記述する点に大きな特徴があります。そのため、プログラミングパラダイムの分類においては、「何をしたいか」を宣言するだけで済む宣言型プログラミングのアプローチの一つとして位置づけられています。

詳細解説

正規表現がプログラミングパラダイム（命令型, 関数型, オブジェクト指向）→ 宣言型・論理型 → 宣言型プログラミングという文脈で重要視される理由は、その本質的な設計思想にあります。

宣言型プログラミングとしての正規表現

命令型プログラミングでは、例えば「文字列の先頭から1文字ずつ見て、それが数字であれば次の文字に進み、ハイフンが出てきたら…」といった具体的な処理の流れを、条件分岐（if文）や繰り返し（for/whileループ）を使って詳細に記述しなければなりません。

しかし、正規表現を用いる場合、開発者はただ「[0-9]{3}-[0-9]{4}（3桁の数字、ハイフン、4桁の数字）というパターンを探してほしい」と宣言するだけで済みます。この宣言文を受け取った処理系（プログラミング言語の正規表現エンジンなど）が、内部的に最も効率的な方法で文字列のスキャンとパターンマッチングを実行します。

このように、「どのように処理するか」（How）ではなく、「どのような結果が欲しいか」（What）に焦点を当てて記述できる点が、正規表現を強力な宣言型ツールたらしめているのです。この簡潔さが、特に複雑なテキスト処理におけるコードの可読性と保守性を飛躍的に向上させます。

目的と主要コンポーネント

正規表現の主な目的は、以下の処理を柔軟かつ厳密に行うことです。

検索: 大量のテキストの中から、特定の形式（例：メールアドレス、URL、日付など）を持つ文字列を抽出する。
検証: ユーザー入力が指定された形式（例：パスワードの強度、電話番号のフォーマット）を満たしているかチェックする。
置換: パターンに一致した部分を、別の文字列や、パターンの一部を再利用した形式に置き換える。

正規表現を構成する主要な要素は、メタ文字（特殊文字）とリテラル文字（通常の文字）です。

| コンポーネント | 意味と役割 | 宣言型プログラミングとの関連 |
| :— | :— | :— |
| リテラル文字 | その文字そのものに一致することを宣言します。（例: a, 1） | 最も基本的な「欲しい結果」の宣言です。 |
| 文字クラス | 特定の文字の集合に一致することを宣言します。（例: [a-z], \d（数字）） | 「この範囲内のどれか」という抽象的な条件を宣言します。 |
| 量指定子 | 直前の要素が何回繰り返されるべきかを宣言します。（例: *（0回以上）, +（1回以上）, {n,m}（n回からm回）） | パターンの「長さ」や「繰り返し」の構造を宣言します。 |
| アンカー | 文字列中の特定の位置（行頭、行末など）に一致することを宣言します。（例: ^, $） | パターンの「位置」に関する制約を宣言します。 |

これらのメタ文字を組み合わせることで、開発者は非常に複雑なパターンをたった一行の「宣言」として表現できるのです。この表現力こそが、正規表現の最大の魅力だと私は感じています。

具体例・活用シーン

正規表現の力を理解するために、実用的な例と、初心者にも分かりやすいメタファーをご紹介します。

具体例：日付フォーマットの検証

日本国内でよく使われる「YYYY/MM/DD」形式の日付を検証したいとしましょう。

正規表現パターンの一例:
^\d{4}\/\d{2}\/\d{2}$

このパターンは、以下の要素を宣言しています。

^: 文字列の開始位置（行頭）
\d{4}: ちょうど4桁の数字（年）
\/: リテラルなスラッシュ（特殊文字なのでエスケープが必要）
\d{2}: ちょうど2桁の数字（月）
\/: リテラルなスラッシュ
\d{2}: ちょうど2桁の数字（日）
$: 文字列の終了位置（行末）

この一行の宣言だけで、「2023/11/01」のような形式には一致しますが、「2023-11-01」や「2023/11/01A」のような形式は自動的に排除されます。もしこれを命令型プログラミング（C言語やJavaなど）で実現しようとすると、文字列長をチェックし、特定の位置の文字が数字であるか、スラッシュであるかを何度もチェックする、数十行にわたる複雑なロジックが必要になるでしょう。正規表現は、この複雑な手順を処理系に丸投げできる、非常に強力な抽象化の手段なのです。

メタファー：空港のセキュリティチェック

正規表現の動作原理を理解するためのメタファーとして、「空港のセキュリティチェック」を考えてみましょう。

あなたがプログラマーとしてセキュリティシステムを設計しているとします。

命令型アプローチの場合（手続きを記述）:
あなたは空港の警備員一人一人に対して、以下のように詳細な手順書を作成します。
「まず、乗客の手荷物の中身を全て取り出しなさい。次に、刃物がないか確認しなさい。もし刃物があったら、それを押収し、次に液体物がないか確認しなさい。もし液体物があったら…」
この手順書は非常に長く、手順の抜けがないか常に確認が必要です。

宣言型アプローチ（正規表現）の場合:
あなたは警備員（正規表現エンジン）に対して、簡潔なルールブック（正規表現パターン）を渡すだけです。
「手荷物の中身は、『刃物』または『100mlを超える液体』を含んでいてははならない。」
警備員は、このルール（パターン）に照らして手荷物をチェックします。あなたは、警備員が具体的にどのような順番で荷物をスキャンするか（X線を使うか、手で触るか）といった手順には一切関与しません。

正規表現はまさにこの「ルールブック」です。開発者が「このパターンに違反する（あるいは合致する）ものはダメだ」と宣言すれば、処理系がその宣言に基づいて、最も効率的な方法で処理を実行してくれるのです。私たちは「何をチェックするか」だけを宣言すれば良いので、非常に楽で間違いが少ないのです。

資格試験向けチェックポイント

正規表現に関する出題は、基本情報技術者試験や応用情報技術者試験で頻繁に見られます。特に、宣言型プログラミングの概念を理解しているかどうかが問われることがあります。

試験対策のコツ

正規表現に関する問題では、パターンに一致する例（肯定的例）と一致しない例（否定的例）を複数用意し、それぞれの例がなぜ一致・不一致になるのかを、メタ文字の定義に照らし合わせて丁寧に確認する訓練が非常に有効です。特に、量指定子（*や+）が「最大一致（グリーディ）」を基本とすることを知っておくと、応用問題に対応しやすくなります。