Linux正規表現とgrep/sed完全ガイド｜基本正規表現 vs 拡張正規表現【LinuC 1.03.4】

この記事はLinuC Level1 主題1.03.4「正規表現を使用したテキストファイルの検索」に対応した要点解説です。試験で問われる範囲に絞り、正規表現メタ文字・grepオプション・sedの置換と削除に必要な知識だけをまとめました。

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目次

1. この記事でできるようになること
2. 正規表現のメタ文字（BREとEREの違い）
3. 文字クラスと [A-Z] / [[:upper:]]
4. grep / egrep / fgrep と -E / -F
5. grep の主要オプション
6. sed の置換 s/old/new/flag
7. sed の行削除
8. 複数コマンド・スクリプトファイル
9. よくある質問（FAQ）
10. まとめ
11. 模擬問題にチャレンジ（ランダム出題）

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1. この記事でできるようになること

LinuC 主題1.03.4 の出題範囲のうち、本記事で押さえる要点:

• ✅ メタ文字 .（任意1文字）／*（0回以上）／+（1回以上・ERE）／?（0か1回・ERE）／^・$
• ✅ BREとEREの違い（+ ? | ( ) はEREのみ、BREは\+ \? \| \( \)）
• ✅ [A-Z] と POSIX文字クラス [[:upper:]] （二重の角括弧が必要）
• ✅ [^x]（否定文字クラス）と [...] でのメタ文字リテラル化
• ✅ grep / egrep（=grep -E）/ fgrep（=grep -F）の違いと | の扱い
• ✅ grepオプション：-i / -v / -n / -c / -l / -L / -f / -E / -F
• ✅ sed置換：s/old/new/、/g（全置換）、/1（n番目）、/i・/I（大小無視）、&（マッチ参照）
• ✅ sed削除：/^$/d（空行）／/^#/d（コメント行）／1,3d（範囲）
• ✅ 複数コマンド：-e重ね掛け・;連結・-fスクリプトファイル

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2. 正規表現のメタ文字（BREとEREの違い）

正規表現は「文字列のパターン」を短い記号で表す記法です。Linuxでは基本正規表現（BRE）と拡張正規表現（ERE）の2系統があり、grepはBRE、grep -E／egrepはERE、grep -F／fgrepはメタ文字なしのリテラル扱いです。

2-1. BREとEREで共通のメタ文字

メタ文字	意味	例
.	任意の1文字（改行以外）	a.c → abc, a9c など
*	直前のパターンを0回以上の繰り返し（空文字もマッチ）	a*
^	行頭	^a → aで始まる行
$	行末	a$ → aで終わる行
[...]	文字クラス（いずれか1文字）	[aeiou]
[^...]	否定文字クラス（いずれでもない1文字）	[^b] → b以外の1文字
\c	メタ文字をエスケープしてリテラル扱い	\. → ピリオド自身

2-2. EREだけのメタ文字（BREでは\が必要）

メタ文字（ERE）	意味	BREでの書き方
+	直前のパターンを1回以上	\+
?	直前のパターンを0回または1回（{0,1}と同じ）	\?
|	OR（選択）	\|
( )	グループ化	\( \)
{n,m}	n〜m回の繰り返し	\{n,m\}

2-3. 繰り返しメタ文字の挙動を実際に確認する

$ cat test.txt
b!
ba!
bu!
buu!
buuu!

# bu? = u が 0 または 1 回 + !
$ grep -E 'bu?!' test.txt
b!
bu!
buu!
buuu!     # bu! を含むので部分マッチ

# bu+ = u が 1 回以上 + !
$ grep -E 'bu+!' test.txt
bu!
buu!
buuu!

grepは行全体が一致する必要はなく、行内のどこかに部分一致すればその行を出力します。buuu!の中にbu!が含まれるため、bu?!でもヒットします。

2-4. . は「任意1文字」なので存在を要求する

$ cat test.txt
123
1223
1233
12344
123445
0123499

# 1234 の後に任意1文字が続く行
$ grep '1234.' test.txt
12344
123445
0123499

1234.は「1234 のあとに何か1文字がある」を意味します。123・1223・1233はそもそも1234を含まないので不一致、12344・123445・0123499は1234の後に文字があるのでヒットします。

2-5. 行全体の完全一致には ^...$

# 「123」という内容の行だけ
$ grep '^123$' file.txt

# 「1」「任意1文字」「3」の行（中身が「123」でも「1a3」でも一致）
$ grep '^1.3$' file.txt

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3. 文字クラスと [A-Z] / [[:upper:]]

「大文字アルファベット1文字」のように文字の種類で指定したい場合は、範囲指定とPOSIX文字クラスの2通りがあります。

書き方	意味
[A-Z]	範囲指定で大文字1文字
[a-z]	範囲指定で小文字1文字
[0-9]	範囲指定で数字1文字
[[:upper:]]	POSIX文字クラスで大文字1文字
[[:lower:]]	POSIX文字クラスで小文字1文字
[[:digit:]]	POSIX文字クラスで数字1文字

3-1. 「# を含む行」を探す書き方の比較

#はメタ文字ではないため、基本的にはそのまま書けばOK。[#]や\#のようにリテラル化しても同じ結果になります。ただし^#は「#で始まる行」に限定され、.#は「行頭の#」を含めずに拾ってしまうので要件が変わります。

# どれも「#を含む行」を抽出
$ grep '#'   file.txt
$ grep '\#'  file.txt
$ grep '[#]' file.txt

# こちらは意味が違う
$ grep '^#' file.txt   # 行頭の # に限定
$ grep '.#' file.txt   # 行頭の # は拾えない

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4. grep / egrep / fgrep と -E / -F

コマンド	解釈	等価オプション
grep	BRE（基本正規表現）	（なし）
egrep	ERE（拡張正規表現）	grep -E
fgrep	固定文字列（メタ文字なし）	grep -F

4-1. ORを書く4つの書き方

「PINGT または pingt を含む行」を抽出する場合、以下がすべて正しい書き方です。

$ grep -E 'PINGT|pingt' test.txt       # ERE の |
$ egrep 'PINGT|pingt' test.txt          # egrep は ERE
$ grep -i 'pingt' test.txt              # 大小無視で 1 パターンに統一
$ grep 'PINGT\|pingt' test.txt          # BRE では \| でエスケープ

4-2. メタ文字を「文字そのもの」として探したい場合

.*という2文字のリテラル文字列（メタ文字としてではなく）を含む行を探すには、次の4通りが使えます。

$ grep -F '.*' test.txt         # -F で全部リテラル
$ fgrep '.*' test.txt           # fgrep = grep -F
$ grep '\.\*' test.txt          # BRE でエスケープ
$ grep -E '\.\*' test.txt       # ERE でエスケープ

# これは要件を満たさない（正規表現として「任意文字0個以上」= 全行マッチ）
$ grep '.*' test.txt

4-3. 通常のリテラル文字列なら全コマンドで同じ

検索対象がメタ文字を含まない通常文字列（例：PIN）なら、grep・grep -F・egrep・パイプ経由のどれを使っても同じ結果になります。

$ grep PIN test.txt
$ grep 'PIN' test.txt
$ grep -F PIN test.txt
$ egrep PIN test.txt
$ cat test.txt | grep PIN

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5. grep の主要オプション

オプション	意味
-i	大文字小文字を区別しない（ignore case）
-v	マッチしない行を表示（反転）
-n	マッチ行の先頭に行番号を付ける
-c	マッチした行数のみを表示（count）
-l	マッチを含むファイル名のみを表示（小文字L）
-L	マッチを含まないファイル名を表示（大文字L）
-f ファイル	検索パターンをファイルから読み込む（1行1パターン）
-E	EREで解釈（egrep相当）
-F	固定文字列として解釈（fgrep相当）

5-1. 「コメント行以外」を抽出する2通り

# 「#で始まる行」を反転除外
$ grep -v '^#' httpd.conf

# 行頭が「#以外の1文字」で始まる行
$ grep '^[^#]' httpd.conf

どちらも設定ファイルからコメント行を除いて読むときの定番です。

5-2. 「大文字を含まない行」だけ抽出する

# どちらも同じ結果
$ grep -v '[A-Z]' test.txt
$ grep -v -E '[[:upper:]]' test.txt

-vで「大文字を含む行を反転除外」すれば、「大文字を一切含まない行」だけが残ります。[A-Z]でも[[:upper:]]でも意味は同じです。

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6. sed の置換 s/old/new/flag

sedは行単位でテキストを処理するストリームエディタです。最頻出は置換コマンド s/pattern/replacement/flag。フラグを付けないと各行の最初の1回だけ置換します。

フラグ	意味
（なし）	各行の最初の1回だけ置換
g	行内の全てを置換（global）
1, 2, …	行内のn番目のみ置換（数値フラグ）
i または I	大文字小文字を区別しない（GNU sed）

6-1. 最初の1回だけ置換する書き方

# 以下はどれも「各行の最初のpingtをhogeに」
$ sed 's/pingt/hoge/' test.txt
$ sed 's/pingt/hoge/1' test.txt        # 数値フラグ 1 = 最初
$ sed -e 's/pingt/hoge/' test.txt      # -e はスクリプト追加オプション

6-2. 行内全てを置換する書き方

# 行内すべての pingt を hoge に
$ sed 's/pingt/hoge/g' test.txt
$ sed -e 's/pingt/hoge/g' test.txt

6-3. 置換文字列の &（マッチ参照）

replacementの中に&を書くと「マッチした文字列そのもの」を参照できます。マッチ部分を残したまま前後に文字を足したいときの定番です。

# 234 にマッチした部分を「1 + マッチ + 5」に → 12345
$ echo 0234 | sed 's/234/1&5/'
012345

# Book をマッチさせて「A + マッチ + .」に → A Book.
$ echo 'Book is great.' | sed 's/Book/A &./'
A Book. is great.

フラグを付けないs/Book/A &./は「各行の最初の1回」だけを置換するので、上の例では1回目のBookだけがA Book.に変換されます。

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7. sed の行削除

削除コマンドdは、アドレス（行番号や正規表現）にマッチする行をバッファから消してから出力します。

書き方	意味
Nd	N行目を削除
N,Md	N〜M行目を削除（範囲指定）
/pattern/d	patternにマッチする行を削除
/^$/d	空行を削除
/^#/d	行頭が「#」の行を削除

# 1〜3行目を削除
$ sed '1,3d' test.txt

# 空行を削除
$ sed '/^$/d' test.txt

# 行頭が # の行（コメント行）を削除 = grep -v '^#' と等価
$ sed '/^#/d' test.txt

7-1. 「行頭の#だけ削除」と「行ごと削除」の違い

# 行ごと削除（= grep -v '^#' と同じ）
$ sed '/^#/d' file.txt

# 行頭の # だけを消す（行自体は残る）
$ sed 's/^#//' file.txt

試験では「コメント行を消したい」に対しs/^#//を選ばせる引っかけが出題されます。sは文字を置換するだけで行そのものは削除しません。

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8. 複数コマンド・スクリプトファイル

複数の編集を一度に行うには、-eの重ね掛け、;での連結、または-fによる外部スクリプトファイル読み込みが使えます。パイプで繋ぐ方法も同等の結果になります。

# すべての a を A に、b を B に（; で連結）
$ sed 's/a/A/g; s/b/B/g' file.txt

# 同じ動作を -e 重ね掛けで
$ sed -e 's/a/A/g' -e 's/b/B/g' file.txt

# tr でも1対1文字変換なら同じ結果
$ tr 'ab' 'AB' < file.txt

# 「pingtをhogeに全置換」かつ「#で始まる行を削除」
$ sed -e '/^#/d' -e 's/pingt/hoge/g' test.txt
$ sed '/^#/d; s/pingt/hoge/g' test.txt
$ grep -v '^#' test.txt | sed 's/pingt/hoge/g'

# 外部スクリプトファイルを読み込む（-f）
$ sed -f editfile test.txt

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9. よくある質問（FAQ）

Q. [A-Z] と [[:upper:]] はどう違う？

意味は同じで、「大文字1文字」を表します。違いは書き方だけで、POSIX文字クラスは必ず二重の角括弧で書く必要があります。[:upper:]（括弧が1重）だと、コロンやu/p/e/rのいずれか1文字という別の意味になります。

Q. grep と grep -E のどちらを使えばいい？

パターンに+ ? | ( ) {n,m}を使いたければ-E（＝egrep）。^ $ . * [ ]だけで足りるなら素のgrepで十分です。-Eを付ければバックスラッシュでのエスケープが減らせます。

Q. fgrepで|を使うとどうなる？

ORにはならず、パイプ記号を含んだ1つの文字列として扱われます。たとえばfgrep 'ping-t|PING-T' fileは「ping-t|PING-T」という11文字のリテラルを探すため、ファイルにその並びが無ければ何もマッチしません。

Q. sedのsコマンドで「最初の1回」の書き方は？

フラグを付けないs/old/new/、または数値フラグのs/old/new/1が「最初の1回」を意味します。gを付けると行内全て、2なら2番目のマッチを置換します。

Q. &でマッチ文字列を参照したい場合のフラグは？

&はreplacement側の特殊記号で、フラグには関係しません。s/Book/A &./とすれば最初のマッチをA Book.に変換できます（フラグ無しで各行の最初の1回だけ置換）。

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10. まとめ

• 共通メタ文字：.（任意1文字）／*（0回以上）／^（行頭）／$（行末）／[...]（文字クラス）／[^...]（否定）
• ERE専用：+（1回以上）／?（0または1回、{0,1}と同義）／|（OR）／( )／{n,m}。BREは\+ \? \| \( \) \{ \}
• 文字クラス：[A-Z]と[[:upper:]]は同義。POSIX文字クラスは二重括弧が必須
• grepの系統：grep＝BRE／egrep＝ERE（grep -E）／fgrep＝固定文字列（grep -F、|もリテラル）
• grepオプション：-i大小無視／-v反転／-n行番号／-c件数／-lヒットファイル名／-L非ヒットファイル名／-fパターンファイル
• sed置換：フラグ無し＝最初の1回／/g＝全置換／/1＝n番目／/i・/I＝大小無視／&＝マッチ参照
• sed削除：1,3d（範囲）／/^$/d（空行）／/^#/d（コメント行、grep -v '^#'と等価）
• 複数コマンド：-e重ね掛け／;連結／-fスクリプトファイル／パイプ

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11. 模擬問題にチャレンジ（ランダム出題）

ここまでの内容を本試験に近い形で確認できます。問題数を選んで「出題スタート」を押すと、主題1.03.4の問題プールからランダムに出題されます。選択肢をクリック／タップすると、正誤と解説がその場で表示されます。

合格ライン目安：75%以上。間違えた設問は本文の該当章（2章のメタ文字、4章のgrep系統、6章のsed置換、7章のsed削除など）に戻って知識を補強しましょう。もっと幅広く解きたい場合はLinuC 模擬問題ポータルから他の分野にも挑戦できます。

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