树莓派 4B 下 Linux 系统高级命令行
2021SC@SDUSC
现在我们已经将 ubuntu 系统安装到了树莓派上面，并且实现了两种连接树莓派的方式，同时对 Linux 系统中常见的命令有了一定的了解，接下来就是对一些 Linux 系统高级命令行的具体操作实验。
正则表达式
正则表达式，又称规则表达式。(在代码中常简写为regex、regexp或RE)，计算机科学的一个概念。正则表达式通常被用来检索、替换那些符合某个模式(规则)的文本。
许多程序设计语言都支持利用正则表达式进行字符串操作。例如，在Perl中就内建了一个功能强大的正则表达式引擎。正则表达式这个概念最初是由Unix中的工具软件(例如sed和grep)普及开的。正则表达式通常缩写成"regex"，单数有regexp、regex，复数有regexps、regexes、regexen。
正则表达式是对字符串操作的一种逻辑公式，就是用事先定义好的一些特定字符、及这些特定字符的组合，组成一个"规则字符串"，这个"规则字符串"用来表达对字符串的一种过滤逻辑。
实验十：高级命令（grep、sed、awk）
1.实验目的
1） 掌握 Ubuntu 系统下一些高级命令行的原理及使用
2.实验内容
我们知道 Linux 系统下一些皆文件，所以对 LInux 系统的文件操作就相当于对 linux 的系统进行操作。如果能更好的处理文件，就需要用到下面说到的命令。
高级命令行部分：
1.grep 命令 – 强大的文本搜索工具
2.sed 命令 – 处理编辑文本文件
3.awk 命令 – 文本和数据进行处理的编程语言
3.实验环境
树莓派 4B，系统为 Ubuntu 21.10 系统 。实验的编程环境为 Terminal 终端程序
4.实验步骤
1.grep 命令 – 强大的文本搜索工具
（1）语法
grep [参数]
（2）功能
我们可以使用grep命令在文本中查找指定的字符串，就像你在windows中打开txt文件，使用快捷键 “Ctrl+F” 在文本中查找某个字符串一样，说白了，可以把grep理解成字符查找工具。
grep是一个可以利用”正则表达式”进行”全局搜索”的工具，grep会在文本文件中按照指定的正则进行全局搜索，并将搜索出的行打印出来。当然，不使用正则表达式时也可以使用grep，但是当grep与正则表达式结合在一起时，威力更强大。
grep是Linux中最常用的”文本处理工具”之一
（3）参数
–color=auto 或者 –color：表示对匹配到的文本着色显示
-i：在搜索的时候忽略大小写
-n：显示结果所在行号
-c：统计匹配到的行数，注意，是匹配到的总行数，不是匹配到的次数
-o：只显示符合条件的字符串，但是不整行显示，每个符合条件的字符串单独显示一行
-v：输出不带关键字的行（反向查询，反向匹配）
-w：匹配整个单词，如果是字符串中包含这个单词，则不作匹配
-Ax：在输出的时候包含结果所在行之后的指定行数，这里指之后的x行，A：after
-Bx：在输出的时候包含结果所在行之前的指定行数，这里指之前的x行，B：before
-Cx：在输出的时候包含结果所在行之前和之后的指定行数，这里指之前和之后的x行，C：context
-e：实现多个选项的匹配，逻辑or关系
-q：静默模式，不输出任何信息，当我们只关心有没有匹配到，却不关心匹配到什么内容时，我们可以使用此命令，然后，使用”echo $?”查看是否匹配到，0表示匹配到，1表示没有匹配到。
-P：表示使用兼容perl的正则引擎。
-E：使用扩展正则表达式，而不是基本正则表达式，在使用”-E”选项时，相当于使用egrep。
（4）实例
（1）在当前目录中，查找后缀有 file 字样的文件中包含 test 字符串的文件，并打印出该字符串的行。此时，可以使用如下命令：
grep test *file 结果如下所示：
$ grep test test* #查找前缀有“test”的文件包含“test”字符串的文件
testfile1:This a Linux testfile! #列出testfile1 文件中包含test字符的行
testfile_2:This is a linux testfile! #列出testfile_2 文件中包含test字符的行
testfile_2:Linux test #列出testfile_2 文件中包含test字符的行 （2）以递归的方式查找符合条件的文件。例如，查找指定目录/etc/acpi 及其子目录（如果存在子目录的话）下所有文件中包含字符串"update"的文件，并打印出该字符串所在行的内容，使用的命令为：
grep -r update /etc/acpi 输出结果如下：
$ grep -r update /etc/acpi #以递归的方式查找“etc/acpi”
#下包含“update”的文件
/etc/acpi/ac.d/85-anacron.sh:# (Things like the slocate updatedb cause a lot of IO.)
Rather than
/etc/acpi/resume.d/85-anacron.sh:# (Things like the slocate updatedb cause a lot of
IO.) Rather than
/etc/acpi/events/thinkpad-cmos:action=/usr/sbin/thinkpad-keys--update （3）反向查找。前面各个例子是查找并打印出符合条件的行，通过"-v"参数可以打印出不符合条件行的内容。
查找文件名中包含 test 的文件中不包含test 的行，此时，使用的命令为：
grep -v test *test*结果如下所示：
$ grep-v test* #查找文件名中包含test 的文件中不包含test 的行
testfile1:helLinux!
testfile1:Linis a free Unix-type operating system.
testfile1:Lin
testfile_1:HELLO LINUX!
testfile_1:LINUX IS A FREE UNIX-TYPE OPTERATING SYSTEM.
testfile_1:THIS IS A LINUX TESTFILE!
testfile_2:HELLO LINUX!
testfile_2:Linux is a free unix-type opterating system. 2.sed 命令 – 处理编辑文本文件
Sed 的正则表达式
sed 的正则表达式元字符
| 元字符 | 功 能 | 示 例 | 示例的匹配对象 |
| ^ | 行首定位符 | /^love/ | 匹配所有以 love 开头的行 |
| $ | 行尾定位符 | /love$/ | 匹配所有以 love 结尾的行 |
| . |
匹配除换行外的单 个字符 |
/l..e/ |
匹配包含字符 l、后跟两个任意 字符、再跟字母 e 的行 |
| * |
匹配零个或多个前 导字符 |
/*love/ |
匹配在零个或多个空格紧跟着 模式 love 的行 |
| [] |
匹配指定字符组内 任一字符 |
/[Ll]ove/ | 匹配包含 love 和 Love 的行 |
| [^] |
匹配不在指定字符 组内任一字符 |
/[^A-KM-Z]ove/ |
匹配包含 ove，但 ove 之前的那 个字符不在 A 至 K 或 M 至 Z 间 的行 |
| \(..\) | 保存已匹配的字符 | ||
| & |
保存查找串以便在 替换串中引用 |
s/love/**&**/ |
符号&代表查找串。字符串 love 将替换前后各加了两个**的引 用，即 love 变成**love** |
| \< | 词首定位符 | /\<love/ |
匹配包含以 love 开头的单词的 行 |
| \> | 词尾定位符 | /love\>/ |
匹配包含以 love 结尾的单词的 行 |
| x\{m\} | 连续 m 个 x | /o\{5\}/ |
分别匹配出现连续 5 个字母 o、 至少 5 个连续的 o、或 5~10 个 连续的 o 的行 |
| x\{m,\} | 至少 m 个 x | /o\{5,\}/ | |
| x\{m,n\} |
至少 m 个 x，但不 超过 n 个 x |
/o\{5,10\}/ |
sed的常用选项
sed 的常用选项
| 选项 | 说明 |
| -n |
使用安静模式，在一般情况所有的 STDIN 都会输出到屏幕上，加入-n 后只打印 被 sed 特殊处理的行 |
| -e | 多重编辑，且命令顺序会影响结果 |
| -f | 指定一个 sed 脚本文件到命令行执行， |
| -r | Sed 使用扩展正则 |
| -i | 直接修改文档读取的内容，不在屏幕上输出 |
Sed 操作命令
sed 操作命令告诉 sed 如何处理由地址指定的各输入行。如果没有指定地址， sed 就会处理输入的所有的行。
| 命 令 | 说 明 |
| a\ | 在当前行后添加一行或多行 |
| c\ | 用新文本修改（替换）当前行中的文本 |
| d | 删除行 |
| i\ | 在当前行之前插入文本 |
| h | 把模式空间里的内容复制到暂存缓存区 |
| H | 把模式空间里的内容追加到暂存缓存区 |
| g | 取出暂存缓冲区里的内容，将其复制到模式空间，覆盖该处原有内容 |
| G | 取出暂存缓冲区里的内容，将其复制到模式空间，追加在原有内容后面 |
| l | 列出非打印字符 |
| p | 打印行 |
| n | 读入下一输入行，并从下一条命令而不是第一条命令开始处理 |
| q | 结束或退出 sed |
| r | 从文件中读取输入行 |
| ！ | 对所选行意外的所有行应用命令 |
| s | 用一个字符串替换另一个 |
替换标志
| g | 在行内进行全局替换 |
| p | 打印行 |
| w | 将行写入文件 |
| x | 交换暂存缓冲区与模式空间的内容 |
| y | 将字符转换为另一字符（不能对正则表达式使用 y 命令） |
（1）语法
sed [参数]
（2）功能
sed 是一种新型的，非交互式的编辑器。它能执行与编辑器 vi 和 ex 相同的编辑任务。sed 编辑器没有提供交互式使用方式，使用者只能在命令行输入编辑命令、指定文件名，然后在屏幕上查看输出。 sed 编辑器没有破坏性，它不会修改文件，除非使用 shell 重定向来保存输出结果。默认情况下，所有的输出行都被打印到屏幕上。
（3）参数
-n ：使用安静(silent)模式。在一般 sed 的用法中，所有来自 STDIN 的数据一般都会被列出到终端上。但如果加上 -n 参数后，则只有经过sed 特殊处理的那一行(或者动作)才会被列出来。 -e ：直接在命令列模式上进行 sed 的动作编辑； -f ：直接将 sed 的动作写在一个文件内， -f filename 则可以运行 filename 内的 sed 动作； -r ：sed 的动作支持的是延伸型正规表示法的语法。(默认是基础正规表示法语法) -i ：直接修改读取的文件内容，而不是输出到终端。
（4）实例
下面给出测试文件作为输入文件：
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
|
打印： p 命令
命令 p 是打印命令，用于显示模式缓存区的内容。默认情况下， sed 把输入行打印在屏幕上，选项-n 用于取消默认打印操纵。当选项-n 和命令 p 同时出现时， sed 可打印选定的内容
案例1：
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
|
说明：默认情况下， sed 把所有输入行都打印在标准输出上。如果在某一行匹配到 north， sed就把该行另外打印一遍。
案例2：
|
1 2 3 4 |
|
说明：默认情况下， sed 打印当前缓存区中的输入行。命令 p 指示 sed 将再次打印该行。选项-n 取消 sed 取消默认打印操作。选线-n 和命令配合使用，模式缓冲区内的输入行，只被打印一次。如果不指定-n 选项， sed 就会像上例中那样，打印出重复的行。如果指定了-n，则sed 只打印包含模式 north 的行。
删除： d 命令
命令 d 用于删除输入行。sed 先将输入行从文件复制到模式缓存区，然后对该行执行 sed命令，最后将模式缓存区的内容显示在屏幕上。如果发出的是命令 d，当前模式缓存区的输入行会被删除，不被显示。
案例 3：
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
|
说明：删除第 3 行。默认情况下，其余的行都被打印到屏幕上。
案例 4：
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1 2 3 |
|
说明：删除从第三行到最后一行内容，剩余各行被打印。地址范围是开始第 3 行，结束最后一行。
案例 5：
|
1 2 3 4 5 6 7 |
|
说明：所有包含模式 north 的行都被动删除，其余行被打印。
替换： s 命令
命令 s 是替换命令。替换和取代文件中的文本可以通过 sed 中的 s 来实现， s 后包含在斜杠中的文本是正则表达式，后面跟着的是需要替换的文本。可以通过 g 标志对行进行全局替换
案例 6：
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
|
说明：s 命令用于替换。命令末端的 g 表示在行内全局替换；也就是说如果每一行里出现多个west，所有的 west 都会被替换为 north。如果没有 g 命令，则只将每一行的第一 west 替换为 north。
案例 7：
|
1 2 |
|
说明：s 命令用于替换。选线-n 与命令行末尾的标志 p 结合，告诉 sed 只打印发生替换的那些行；也就是说，如果只有在行首找到 west 并替换成 north 时才会打印此行。
案例 8：
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
|
说明：当“与”符号（ &）用在替换串中时，它代表在查找串中匹配到的内容时。这个示例中所有以 2 位数结尾的行后面都被加上.5。
3.awk 命令 – 文本和数据进行处理的编程语
（1）语法
awk [参数] [文件]
（2）功能
awk是一个强大的文本分析工具，相对于grep的查找，sed的编辑，awk在其对数据分析并生成报告时，显得尤为强大。简单来说awk就是把文件逐行的读入，以空格为默认分隔符将每行切片，切开的部分再进行各种分析处理。
awk有3个不同版本: awk、nawk和gawk，未作特别说明，一般指gawk，gawk 是 AWK 的 GNU 版本。
awk其名称得自于它的创始人 Alfred Aho 、Peter Weinberger 和 Brian Kernighan 姓氏的首个字母。实际上 AWK 的确拥有自己的语言： AWK 程序设计语言 ， 三位创建者已将它正式定义为“样式扫描和处理语言”。它允许您创建简短的程序，这些程序读取输入文件、为数据排序、处理数据、对输入执行计算以及生成报表，还有无数其他的功能。
（3）参数
-F fs or --field-separator fs
指定输入文件折分隔符，fs是一个字符串或者是一个正则表达式，如-F:。-v var=value or --asign var=value
赋值一个用户定义变量。-f scripfile or --file scriptfile
从脚本文件中读取awk命令。-mf nnn and -mr nnn
对nnn值设置内在限制，-mf选项限制分配给nnn的最大块数目；-mr选项限制记录的最大数目。这两个功能是Bell实验室版awk的扩展功能，在标准awk中不适用。-W compact or --compat, -W traditional or --traditional
在兼容模式下运行awk。所以gawk的行为和标准的awk完全一样，所有的awk扩展都被忽略。-W copyleft or --copyleft, -W copyright or --copyright
打印简短的版权信息。-W help or --help, -W usage or --usage
打印全部awk选项和每个选项的简短说明。-W lint or --lint
打印不能向传统unix平台移植的结构的警告。-W lint-old or --lint-old
打印关于不能向传统unix平台移植的结构的警告。-W posix
打开兼容模式。但有以下限制，不识别：/x、函数关键字、func、换码序列以及当fs是一个空格时，将新行作为一个域分隔符；操作符**和**=不能代替^和^=；fflush无效。-W re-interval or --re-inerval
允许间隔正则表达式的使用，参考(grep中的Posix字符类)，如括号表达式[[:alpha:]]。-W source program-text or --source program-text
使用program-text作为源代码，可与-f命令混用。-W version or --version
（4）实例
假设last -n 5的输出如下
[root@localhost ~]# last -n 5 <==仅取出前五行
root pts/1 192.168.1.100 Tue Feb 10 11:21 still logged in
root pts/1 192.168.1.100 Tue Feb 10 00:46 - 02:28 (01:41)
root pts/1 192.168.1.100 Mon Feb 9 11:41 - 18:30 (06:48)
dmtsai pts/1 192.168.1.100 Mon Feb 9 11:41 - 11:41 (00:00)
root tty1 Fri Sep 5 14:09 - 14:10 (00:01)如果只是显示最近登录的5个帐号
#last -n 5 | awk '{print $1}'
root
root
root
dmtsai
rootawk工作流程是这样的：读入有'\n'换行符分割的一条记录，然后将记录按指定的域分隔符划分域，填充域，$0则表示所有域,$1表示第一个域,$n表示第n个域。默认域分隔符是"空白键" 或 "[tab]键",所以$1表示登录用户，$3表示登录用户ip,以此类推。
如果只是显示/etc/passwd的账户
#cat /etc/passwd |awk -F ':' '{print $1}'
root
daemon
bin
sys这种是awk+action的示例，每行都会执行action{print $1}。
-F指定域分隔符为':'。
如果只是显示/etc/passwd的账户和账户对应的shell,而账户与shell之间以tab键分割
#cat /etc/passwd |awk -F ':' '{print $1"\t"$7}'
root /bin/bash
daemon /bin/sh
bin /bin/sh
sys /bin/sh如果只是显示/etc/passwd的账户和账户对应的shell,而账户与shell之间以逗号分割,而且在所有行添加列名name,shell,在最后一行添加"blue,/bin/nosh"。
cat /etc/passwd |awk -F ':' 'BEGIN {print "name,shell"} {print $1","$7} END {print "blue,/bin/nosh"}'
name,shell
root,/bin/bash
daemon,/bin/sh
bin,/bin/sh
sys,/bin/sh
....
blue,/bin/noshawk工作流程是这样的：先执行BEGING，然后读取文件，读入有/n换行符分割的一条记录，然后将记录按指定的域分隔符划分域，填充域，$0则表示所有域,$1表示第一个域,$n表示第n个域,随后开始执行模式所对应的动作action。接着开始读入第二条记录······直到所有的记录都读完，最后执行END操作。
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