awk基础知识小结第1/2页

 更新时间:2013年02月23日 13:28:58   作者:   我要评论
awk基础知识小结,方便学习awk的朋友

1、使用规则

awk 适合于文本处理和报表生成,它还有许多精心设计的特性,允许进行需要特殊技巧程序设计。
awk 的语法较为常见。它借鉴了某些语言的一些精华部分,如C 语言、python 和 bash。

第一个 awk
让我们继续,开始使用 awk,以了解其工作原理。在命令行中输入以下命令:
$ awk '{ print }' /etc/passwd
您将会见到 /etc/passwd 文件的内容出现在眼前。现在,解释 awk 做了些什么。调用 awk 时,我们指定 /etc/passwd 作为输入文件。执行 awk 时,它依次对 /etc/passwd 中的每一行执行 print 命令。所有输出都发送到 stdout,所得到的结果与与执行catting /etc/passwd完全相同。

现在,解释 { print } 代码块。在 awk 中,花括号用于将几块代码组合到一起,这一点类似于 C 语言。在代码块中只有一条 print 命令。在 awk 中,如果只出现 print 命令,那么将打印当前行的全部内容。

这里是另一个awk 示例,作用与上例完全相同:
$ awk '{ print $0 }' /etc/passwd

在 awk 中,$0 变量表示整个当前行,所以 print 和 print $0 的作用完全一样。

创建一个 awk 程序,让它输出与输入数据完全无关的数据。
示例1:
$ awk '{ print "" }' /etc/passwd
只要将 "" 字符串传递给 print 命令,它就会打印空白行。测试该脚本,将会发现对于/etc/passwd文件中的每一行,awk 都输出一个空白行。由此可知,awk对输入文件中的每一行都执行这个脚本。

示例2:
$ awk '{ print "hiya" }' /etc/passwd
运行此脚本将在您的屏幕上写满 hiya。

2、处理多个字段
awk 非常善于处理分成多个逻辑字段的文本,还可以引用 awk 脚本中每个独立的字段。
打印系统上所有用户帐户的列表:
$ awk -F":" '{ print $1 }' /etc/passwd
上例中,调用awk时,使用 -F 选项来指定 ":" 作为字段分隔符。awk 处理 print $1 命令时,它会打印出在输入文件中每一行中出现的第一个字段。
以下是另一示例:
$ awk -F":" '{ print $1 $3 }' /etc/passwd

以下是该脚本输出的摘录:
halt7
operator11
root0
shutdown6
sync5
bin1
....etc.

如您所见,awk 打印出 /etc/passwd 文件的第一和第三个字段,它们正好分别是用户名和用户标识字段。现在,当脚本运行时,它并不理想--在两个输出字段之间没有空格!如果习惯于使用 bash 或 python 进行编程,那么您会指望 print $1 $3 命令在两个字段之间插入空格。然而,当两个字符串在 awk 程序中彼此相邻时,awk 会连接它们但不在它们之间添加空格。以下命令会在这两个字段中插入空格:
$ awk -F":" '{ print $1 " " $3 }' /etc/passwd

以这种方式调用 print 时,它将连接 $1、" " 和 $3,创建可读的输出。
还可以插入一些文本标签:
$ awk -F":" '{ print "username: " $1 "ttuid:" $3" }' /etc/passwd

这将产生以下输出:
username: halt          uid:7
username: operator      uid:11
username: root          uid:0
username: shutdown      uid:6
username: sync          uid:5
username: bin           uid:1
....etc.

3、调用外部脚本
将脚本作为命令行自变量传递给awk对于小的单行程序来说很简单。
而对于多行程序,则可以在外部文件中撰写脚本,然后向awk传递-f选项,以向它提供外部脚本文件的调用:
$ awk -f myscript.awk myfile.in

将脚本放入文本文件还可以使用附加awk功能。例如:
BEGIN {
      FS=":"
}
{ print $1 }
打印出 /etc/passwd 中每一行的第一个字段

在这个脚本中,字段分隔符在代码自身中指定(通过设置 FS 变量)。
在脚本自身中设置字段分隔符,可以少输入一个命令行自变量。

4、begin和end块

BEGIN 和 END 块
通常,对于每个输入行,awk 都会执行每个脚本代码块一次。然而,可能需要在 awk 开始处理输入文件中的文本之前执行初始化代码。对于这种情况,awk 允许您定义一个 BEGIN 块。我们在前一个示例中使用了 BEGIN 块。因为 awk 在开始处理输入文件之前会执行 BEGIN 块,因此它是初始化 FS(字段分隔符)变量、打印页眉或初始化其它在程序中以后会引用的全局变量的极佳位置。

awk 还提供了另一个特殊块,叫作 END 块。awk 在处理了输入文件中的所有行之后执行这个块。通常,END 块用于执行最终计算或打印应该出现在输出流结尾的摘要信息。

5、正则表达式
awk 允许使用正则表达式,根据正则表达式是否匹配当前行来选择执行独立代码块。
输出包含字符序列foo的行:
/foo/ { print }

复杂点的,只打印包含浮点数的行:
/[0-9]+.[0-9]*/ { print }

可以将任意一种布尔表达式放在一个代码块之前,以控制何时执行某特定块。仅当对前面的布尔表达式求值为真时,awk 才执行代码块。以下示例脚本输出将输出其第一个字段等于 fred 的所有行中的第三个字段。如果当前行的第一个字段不等于 fred,awk 将继续处理文件而不对当前行执行 print 语句:
$1 == "fred" { print $3 }

awk 提供了完整的比较运算符集合,包括 "=="、"<"、">"、"<="、">=" 和 "!="。另外,awk 还提供了 "~" 和 "!~" 运算符,它们分别表示“匹配”和“不匹配”。
它们的用法是在运算符左边指定变量,在右边指定正则表达式。如果某一行的第五个字段包含字符序列 root,以下示例只打印这一行中的第三个字段:
$5 ~ /root/ { print $3 }

6、条件语句
awk 还提供了非常好的类似于 C 语言的 if 语句。if 语句示例:
{
    if ( $5 ~ /root/ ) {
       print $3
    }
}
对每一个输入行执行代码块,使用 if 语句来选择执行 print 命令。
更复杂的 awk if 语句示例。
{
    if ( $1 == "foo" ) {
       if ( $2 == "foo" ) {
            print "uno"
        } else {
          print "one"
        }
          } else if ($1 == "bar" ) {
                    print "two"
                 } else {
                    print "three"
                 }
}

使用 if 语句还可以将代码:
! /matchme/ { print $1 $3 $4 }
转换成:
{
     if ( $0 !~ /matchme/ ) {
         print $1 $3 $4
     }
}
这两个脚本都只输出不包含 matchme 字符序列的那些行。

awk 还允许使用布尔运算符 "||"(逻辑与)和 "&&"(逻辑或),以便创建更复杂的布尔表达式:
( $1 == "foo" ) && ( $2 == "bar" ) { print }
这个示例只打印第一个字段等于 foo 且第二个字段等于 bar 的行。

7、变量
awk的变量,数值变量与字符串变量。

数值变量
至今,我们不是打印字符串、整行就是特定字段。然而,awk还可以执行整数和浮点运算。使用数学表达式,可以很方便地编写计算文件中空白行数量的脚本。
BEGIN   { x=0 }
/^$/    { x=x+1 }
END     { print "I found " x " blank lines. :}" }
在 BEGIN 块中,将整数变量 x 初始化成零。然后,awk 每次遇到空白行时,awk 将执行 x=x+1 语句,递增 x。
处理完所有行之后,执行 END 块,awk 将打印出最终摘要,指出它找到的空白行数量。

字符串化变量
awk 的优点之一就是“简单和字符串化”。我认为 awk 变量“字符串化”是因为所有 awk 变量在内部都是按字符串形式存储的。同时,awk 变量是“简单的”,因为可以对它执行数学操作,且只要变量包含有效数字字符串,awk 会自动处理字符串到数字的转换步骤。要理解我的观点,请研究以下示例:
x="1.01"
# We just set x to contain the *string* "1.01"
x=x+1
# We just added one to a *string*
print x
# Incidentally, these are comments :)
awk 将输出:
2.01

虽然将字符串值 1.01 赋值给变量 x,仍然可以对它加一。但在 bash 和 python 中却不能这样做。
首先,bash 不支持浮点运算。而且,如果 bash 有“字符串化”变量,它们并不“简单”;要执行任何数学操作,bash 要求我们将数字放到丑陋的 $( ) ) 结构中。
如果使用 python,则必须在对 1.01 字符串执行任何数学运算之前,将它转换成浮点值。虽然这并不困难,但它仍是附加的步骤。
如果使用 awk,它是全自动的,而那会使我们的代码又好又整洁。如果想要对每个输入行的第一个字段乘方并加一,可以使用以下脚本:
{ print ($1^2)+1 }

如果做一个小实验,就可以发现如果某个特定变量不包含有效数字,awk 在对数学表达式求值时会将该变量当作数字零处理。

8、运算符
awk 有完整的数学运算符集合。除了标准的加、减、乘、除,awk 还允许使用前面演示过的指数运算符 "^"、模(余数)运算符 "%" 和其它许多从 C 语言中借入的易于使用的赋值操作符。

这些运算符包括前后加减(i++、--foo)、加/减/乘/除赋值运算符( a+=3、b*=2、c/=2.2、d-=6.2)。不仅如此 -- 我们还有易于使用的模/指数赋值运算符(a^=2、b%=4)。

字段分隔符
awk 有它自己的特殊变量集合。其中一些允许调整 awk 的运行方式,而其它变量可以被读取以收集关于输入的有用信息。我们已经接触过这些特殊变量中的一个,FS。前面已经提到过,这个变量让您可以设置 awk 要查找的字段之间的字符序列。我们使用 /etc/passwd 作为输入时,将 FS 设置成 ":"。当这样做有问题时,我们还可以更灵活地使用 FS。

FS 值并没有被限制为单一字符;可以通过指定任意长度的字符模式,将它设置成规则表达式。如果正在处理由一个或多个 tab 分隔的字段,您可能希望按以下方式设置 FS:
FS="t+"

以上示例中,我们使用特殊 "+" 规则表达式字符,它表示“一个或多个前一字符”。

如果字段由空格分隔(一个或多个空格或 tab),您可能想要将 FS 设置成以下规则表达式:
FS="[[:space:]+]"

这个赋值表达式也有问题,它并非必要。为什么?因为缺省情况下,FS 设置成单一空格字符,awk 将这解释成表示“一个或多个空格或 tab”。在这个特殊示例中,缺省 FS 设置恰恰是您最想要的!

复杂的规则表达式也不成问题。即使您的记录由单词 "foo" 分隔,后面跟着三个数字,以下规则表达式仍允许对数据进行正确的分析:

FS="foo[0-9][0-9][0-9]"

字段数量
接着我们要讨论的两个变量通常并不是需要赋值的,而是用来读取以获取关于输入的有用信息。第一个是 NF 变量,也叫做“字段数量”变量。awk 会自动将该变量设置成当前记录中的字段数量。可以使用 NF 变量来只显示某些输入行:
NF == 3 { print "this particular record has three fields: " $0 }
当然,也可以在条件语句中使用 NF 变量,如下:
{  
    if ( NF > 2 ) {
       print $1 " " $2 ":" $3
    }
}

9、处理记录
记录号
记录号 (NR) 是另一个方便的变量。它始终包含当前记录的编号(awk 将第一个记录算作记录号 1)。迄今为止,我们已经处理了每一行包含一个记录的输入文件。对于这些情况,NR 还会告诉您当前行号。然而,当我们在本系列以后部分中开始处理多行记录时,就不会再有这种情况,所以要注意!可以象使用 NF 变量一样使用 NR 来只打印某些输入行:
(NR < 10 ) || (NR > 100) { print "We are on record number 1-9 or 101+" }
另一个示例:
{
   #skip header
   if (NR>10) {
       print "ok, now for the real information!"
   }

}

awk 提供了适合各种用途的附加变量。我们将在以后的文章中讨论这些变量。

多行记录
awk 是一种用于读取和处理结构化数据(如系统的 /etc/passwd 文件)的极佳工具。/etc/passwd 是 UNIX 用户数据库,并且是用冒号定界的文本文件,它包含许多重要信息,包括所有现有用户帐户和用户标识,以及其它信息。在我的前一篇文章中,我演示了 awk 如何轻松地分析这个文件。我们只须将 FS(字段分隔符)变量设置成 ":"。

正确设置了 FS 变量之后,就可以将 awk 配置成分析几乎任何类型的结构化数据,只要这些数据是每行一个记录。然而,如果要分析占据多行的记录,仅仅依靠设置 FS 是不够的。在这些情况下,我们还需要修改 RS 记录分隔符变量。RS 变量告诉 awk 当前记录什么时候结束,新记录什么时候开始。

譬如,让我们讨论一下如何完成处理“联邦证人保护计划”所涉及人员的地址列表的任务:
Jimmy the Weasel
100 Pleasant Drive
San Francisco, CA 12345
Big Tony
200 Incognito Ave.
Suburbia, WA 67890

理论上,我们希望 awk 将每 3 行看作是一个独立的记录,而不是三个独立的记录。如果 awk 将地址的第一行看作是第一个字段 ($1),街道地址看作是第二个字段 ($2),城市、州和邮政编码看作是第三个字段 $3,那么这个代码就会变得很简单。代码如下:
BEGIN {
  FS="n"
  RS=""
}

在上面这段代码中,将 FS 设置成 "n" 告诉 awk 每个字段都占据一行。通过将 RS 设置成 "",还会告诉 awk 每个地址记录都由空白行分隔。一旦 awk 知道是如何格式化输入的,它就可以为我们执行所有分析工作,脚本的其余部分很简单。让我们研究一个完整的脚本,它将分析这个地址列表,并将每个记录打印在一行上,用逗号分隔每个字段。
address.awk BEGIN {
   FS="n"
   RS=""
}
{
  print $1 ", " $2 ", " $3
}

将脚本保存为 address.awk,地址数据存储在文件 address.txt 中,可以通过输入 "awk -f address.awk address.txt" 执行此脚本。输出如下:
Jimmy the Weasel, 100 Pleasant Drive, San Francisco, CA 12345
Big Tony, 200 Incognito Ave., Suburbia, WA 67890

OFS 和 ORS
在 address.awk 的 print 语句中,可以看到 awk 会连接(合并)一行中彼此相邻的字符串。我们使用此功能在同一行上的三个字段之间插入一个逗号和空格 (", ")。这个方法虽然有用,但比较难看。与其在字段间插入 ", " 字符串,倒不如让通过设置一个特殊 awk 变量 OFS,让 awk 完成这件事。
print "Hello", "there", "Jim!"

这行代码中的逗号并不是实际文字字符串的一部分。事实上,它们告诉 awk "Hello"、"there" 和 "Jim!" 是单独的字段,并且应该在每个字符串之间打印 OFS 变量。
缺省情况下,awk 产生以下输出:
Hello there Jim!

这是缺省情况下的输出结果,OFS 被设置成 " ",单个空格。不过,我们可以方便地重新定义 OFS,这样 awk 将插入我们中意的字段分隔符。以下是原始 address.awk 程序的修订版,它使用 OFS 来输出那些中间的 ", " 字符串:

address.awk 的修订版
BEGIN {
     FS="n"
     RS=""
    OFS=", "
}
{
    print $1, $2, $3
}
 awk 还有一个特殊变量 ORS,全称是“输出记录分隔符”。通过设置缺省为换行 ("n") 的 OFS,我们可以控制在 print 语句结尾自动打印的字符。缺省 ORS 值会使 awk 在新行中输出每个新的 print 语句。如果想使输出的间隔翻倍,可以将 ORS 设置成 "nn"。或者,如果想要用单个空格分隔记录(而不换行),将 ORS 设置成 " "。

将多行转换成用 tab 分隔的格式
假设我们编写了一个脚本,它将地址列表转换成每个记录一行,且用 tab 定界的格式,以便导入电子表格。使用稍加修改的 address.awk 之后,就可以清楚地看到这个程序只适合于三行的地址。如果 awk 遇到以下地址,将丢掉第四行,并且不打印该行:
Cousin Vinnie
Vinnie's Auto Shop
300 City Alley
Sosueme, OR 76543

要处理这种情况,代码最好考虑每个字段的记录数量,并依次打印每个记录。现在,代码只打印地址的前三个字段。以下就是我们想要的一些代码:

适合具有任意多字段的地址的 address.awk 版本
BEGIN {
  FS="n"
  RS=""
  ORS=""
}
 { 
 x=1
 while ( x<NF ) {
 print $x "t"
 x++
  }
print $NF "n"
}

首先,将字段分隔符 FS 设置成 "n",将记录分隔符 RS 设置成 "",这样 awk 可以象以前一样正确分析多行地址。然后,将输出记录分隔符 ORS 设置成 "",它将使 print 语句在每个调用结尾不输出新行。这意味着如果希望任何文本从新的一行开始,那么需要明确写入 print "n"。

在主代码块中,创建了一个变量 x 来存储正在处理的当前字段的编号。起初,它被设置成 1。然后,我们使用 while 循环(一种 awk 循环结构,等同于 C 语言中的 while 循环),对于所有记录(最后一个记录除外)重复打印记录和 tab 字符。最后,打印最后一个记录和换行;此外,由于将 ORS 设置成 "",print 将不输出换行。程序输出如下,这正是我们所期望的(不算漂亮,但用 tab 定界,以便于导入电子表格):
Jimmy the Weasel        100 Pleasant Drive      San Francisco, CA 12345
Big Tony        200 Incognito Ave.      Suburbia, WA 67890
Cousin Vinnie   Vinnie's Auto Shop      300 City Alley  Sosueme, OR 76543


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