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2011-06-13 23:13:34

在 awk 系列的这篇总结中,Daniel 向您介绍 awk 重要的字符串函数,以及演示了如何从头开始编写完整的支票簿结算程序。在这个过程中,您将学习如何编写自己的函数,并使用 awk 的多维数组。学完本文之后,您将掌握更多 awk 经验,可以让您创建功能更强大的脚本。

格式化输出
虽然大多数情况下 awk 的 print 语句可以完成任务,但有时我们还需要更多。在那些情况下,awk 提供了两个我们熟知的老朋友 printf() 和 sprintf()。是的,如同其它许多 awk 部件一样,这些函数等同于相应的 C 语言函数。printf() 会将格式化字符串打印到 stdout,而 sprintf() 则返回可以赋值给变量的格式化字符串。如果不熟悉 printf() 和 sprintf(),介绍 C 语言的文章可以让您迅速了解这两个基本打印函数。在 Linux 系统上,可以输入 “man 3 printf” 来查看 printf() 帮助页面。

以下是一些 awk sprintf() 和 printf() 的样本代码。可以看到,它们几乎与 C 语言完全相同。
x=1
b=”foo”
printf(”%s got a %d on the last test\n”,”Jim”,83)
myout=(”%s-%d”,b,x)
print myout

此代码将打印:

Jim got a 83 on the last test
foo-1

字符串函数
awk 有许多字符串函数,这是件好事。在 awk 中,确实需要字符串函数,因为不能象在其它语言(如 C、C++ 和 Python)中那样将字符串看作是字符数组。例如,如果执行以下代码:
mystring=”How are you doing today?”
print mystring[3]

将会接收到一个错误,如下所示:

awk: string.gawk:59: fatal: attempt to use scalar as array

噢,好吧。虽然不象 Python 的序列类型那样方便,但 awk 的字符串函数还是可以完成任务。让我们来看一下。

首先,有一个基本 length() 函数,它返回字符串的长度。以下是它的使用方法:

print length(mystring)

此代码将打印值:

24

好,继续。下一个字符串函数叫作 index,它将返回子字符串在另一个字符串中出现的位置,如果没有找到该字符串则返回 0。使用 mystring,可以按以下方法调用它:

print index(mystring,”you”)

awk 会打印:

9

让我们继续讨论另外两个简单的函数,tolower() 和 toupper()。与您猜想的一样,这两个函数将返回字符串并且将所有字符分别转换成小写或大写。请注意,tolower() 和 toupper() 返回新的字符串,不会修改原来的字符串。这段代码:
print tolower(mystring)
print toupper(mystring)
print mystring

……将产生以下输出:

how are you doing today?
HOW ARE YOU DOING TODAY?
How are you doing today?

到现在为止一切不错,但我们究竟如何从字符串中选择子串,甚至单个字符?那就是使用 substr() 的原因。以下是 substr() 的调用方法:

mysub=substr(mystring,startpos,maxlen)

mystring 应该是要从中抽取子串的字符串变量或文字字符串。startpos 应该设置成起始字符位置,maxlen 应该包含要抽取的字符串的最大长度。请注意,我说的是最大长度;如果 length(mystring) 比 startpos+maxlen 短,那么得到的结果就会被截断。substr() 不会修改原始字符串,而是返回子串。以下是一个示例:

print substr(mystring,9,3)

awk 将打印:

you

如果您通常用于编程的语言使用数组下标访问部分字符串(以及不使用这种语言的人),请记住 substr() 是 awk 代替方法。需要使用它来抽取单个字符和子串;因为 awk 是基于字符串的语言,所以会经常用到它。

现在,我们讨论一些更耐人寻味的函数,首先是 match()。match() 与 index() 非常相似,它与 index() 的区别在于它并不搜索子串,它搜索的是规则表达式。match() 函数将返回匹配的起始位置,如果没有找到匹配,则返回 0。此外,match() 还将设置两个变量,叫作 RSTART 和 RLENGTH。RSTART 包含返回值(第一个匹配的位置),RLENGTH 指定它占据的字符跨度(如果没有找到匹配,则返回 -1)。通过使用 RSTART、RLENGTH、substr() 和一个小循环,可以轻松地迭代字符串中的每个匹配。以下是一个 match() 调用示例:

print match(mystring,/you/), RSTART, RLENGTH

awk 将打印:

9 9 3

字符串替换
现在,我们将研究两个字符串替换函数,sub() 和 gsub()。这些函数与目前已经讨论过的函数略有不同,因为它们确实修改原始字符串。以下是一个模板,显示了如何调用 sub():

sub(regexp,replstring,mystring)

调用 sub() 时,它将在 mystring 中匹配 regexp 的第一个字符序列,并且用 replstring 替换该序列。sub() 和 gsub() 用相同的自变量;唯一的区别是 sub() 将替换第一个 regexp 匹配(如果有的话),gsub() 将执行全局替换,换出字符串中的所有匹配。以下是一个 sub() 和 gsub() 调用示例:
sub(/o/,”O”,mystring)
print mystring
mystring=”How are you doing today?”
gsub(/o/,”O”,mystring)
print mystring

必须将 mystring 复位成其初始值,因为第一个 sub() 调用直接修改了 mystring。在执行时,此代码将使 awk 输出:

HOw are you doing today?
HOw are yOu dOing tOday?

当然,也可以是更复杂的规则表达式。我把测试一些复杂规则表达式的任务留给您来完成。

通过介绍函数 split(),我们来汇总一下已讨论过的函数。split() 的任务是“切开”字符串,并将各部分放到使用整数下标的数组中。以下是一个 split() 调用示例:

numelements=split(”Jan,Feb,Mar,Apr,May,Jun,Jul,Aug,Sep,Oct,Nov,Dec”,mymonths,”,”)

调用 split() 时,第一个自变量包含要切开文字字符串或字符串变量。在第二个自变量中,应该指定 split() 将填入片段部分的数组名称。在第三个元素中,指定用于切开字符串的分隔符。split() 返回时,它将返回分割的字符串元素的数量。split() 将每一个片段赋值给下标从 1 开始的数组,因此以下代码:

print mymonths[1],mymonths[numelements]

……将打印:

Jan Dec

特殊字符串形式
简短注释 — 调用 length()、sub() 或 gsub() 时,可以去掉最后一个自变量,这样 awk 将对 $0(整个当前行)应用函数调用。要打印文件中每一行的长度,使用以下 awk 脚本:

{
print length()
}

财务上的趣事
几星期前,我决定用 awk 编写自己的支票簿结算程序。我决定使用简单的 tab 定界文本文件,以便于输入最近的存款和提款记录。其思路是将这个数据交给 awk 脚本,该脚本会自动合计所有金额,并告诉我余额。以下是我决定如何将所有交易记录到 “ASCII checkbook” 中:

23 Aug 2000 food - - Y Jimmy’s Buffet 30.25

此文件中的每个字段都由一个或多个 tab 分隔。在日期(字段 1,$1)之后,有两个字段叫做“费用分类帐”和“收入分类帐”。以上面这行为例,输入费用时,我在费用字段中放入四个字母的别名,在收入字段中放入 “-”(空白项)。这表示这一特定项是“食品费用”。:) 以下是存款的示例:

23 Aug 2000 - inco - Y Boss Man 2001.00

在这个实例中,我在费用分类帐中放入 “-”(空白),在收入分类帐中放入 “inco”。”inco” 是一般(薪水之类)收入的别名。使用分类帐别名让我可以按类别生成收入和费用的明细分类帐。至于记录的其余部分,其它所有字段都是不需加以说明的。“是否 付清?”字段(”Y” 或 “N”)记录了交易是否已过帐到我的帐户;除此之外,还有一个交易描述,和一个正的美元金额。

用于计算当前余额的算法不太难。awk 只需要依次读取每一行。如果列出了费用分类帐,但没有收入分类帐(为 “-”),那么这一项就是借方。如果列出了收入分类帐,但没有费用分类帐(为 “-”),那么这一项就是贷方。而且,如果同时列出了费用和收入分类帐,那么这个金额就是“分类帐转帐”;即,从费用分类帐减去美元金额,并将此金额添加 到收入分类帐。此外,所有这些分类帐都是虚拟的,但对于跟踪收入和支出以及预算却非常有用。

代码
现在该研究代码了。我们将从第一行(BEGIN 块和函数定义)开始:

balance,第 1 部分
#!/usr/bin/env awk -f
BEGIN {
FS=”\t+”
months=”Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec”
}

function monthdigit(mymonth) {
return (index(months,mymonth)+3)/4
}

首先执行 “chmod +x myscript” 命令,那么将第一行 “#!…” 添加到任何 awk 脚本将使它可以直接从 shell 中执行。其余行定义了 BEGIN 块,在 awk 开始处理支票簿文件之前将执行这个代码块。我们将 FS(字段分隔符)设置成 “\t+”,它会告诉 awk 字段由一个或多个 tab 分隔。另外,我们定义了字符串 months,下面将出现的 monthdigit() 函数将使用它。

最后三行显示了如何定义自己的 awk 。格式很简单 — 输入 “function”,再输入名称,然后在括号中输入由逗号分隔的参数。在此之后,”{ }” 代码块包含了您希望这个函数执行的代码。所有函数都可以访问全局变量(如 months 变量)。另外,awk 提供了 “return” 语句,它允许函数返回一个值,并执行类似于 C 和其它语言中 “return” 的操作。这个特定函数将以 3 个字母字符串格式表示的月份名称转换成等价的数值。例如,以下代码:

print monthdigit(”Mar”)

……将打印:

3

现在,让我们讨论其它一些函数。

财务函数
以下是其它三个执行簿记的函数。我们即将见到的主代码块将调用这些函数之一,按顺序处理支票簿文件的每一行,从而将相应交易记录到 awk 数组中。有三种基本交易,贷方 (doincome)、借方 (doexpense) 和转帐 (dotransfer)。您会发现这三个函数全都接受一个自变量,叫作 mybalance。mybalance 是二维数组的一个占位符,我们将它作为自变量进行传递。目前,我们还没有处理过二维数组;但是,在下面可以看到,语法非常简单。只须用逗号分隔每一维就行 了。

我们将按以下方式将信息记录到 “mybalance” 中。数组的第一维从 0 到 12,用于指定月份,0 代表全年。第二维是四个字母的分类帐,如 “food” 或 “inco”;这是我们处理的真实分类帐。因此,要查找全年食品分类帐的余额,应查看 mybalance[0,”food”]。要查找 6 月的收入,应查看 mybalance[6,”inco”]。

balance,第 2 部分
function doincome(mybalance) {
mybalance[curmonth,$3] += amount
mybalance[0,$3] += amount
}

function doexpense(mybalance) {
mybalance[curmonth,$2] -= amount
mybalance[0,$2] -= amount
}

function dotransfer(mybalance) {
mybalance[0,$2] -= amount
mybalance[curmonth,$2] -= amount
mybalance[0,$3] += amount
mybalance[curmonth,$3] += amount
}

调用 doincome() 或任何其它函数时,我们将交易记录到两个位置 — mybalance[0,category] 和 mybalance[curmonth, category],它们分别表示全年的分类帐余额和当月的分类帐余额。这让我们稍后可以轻松地生成年度或月度收入/支出明细分类帐。

如果研究这些函数,将发现在我的引用中传递了 mybalance 引用的数组。另外,我们还引用了几个全局变量:curmonth,它保存了当前记录所属的月份的数值,$2(费用分类帐),$3(收入分类帐)和金额 ($7,美元金额)。调用 doincome() 和其它函数时,已经为要处理的当前记录(行)正确设置了所有这些变量。

主块
以下是主代码块,它包含了分析每一行输入数据的代码。请记住,由于正确设置了 FS,可以用 $ 1 引用第一个字段,用 $2 引用第二个字段,依次类推。调用 doincome() 和其它函数时,这些函数可以从函数内部访问 curmonth、$2、$3 和金额的当前值。请先研究代码,在代码之后可以见到我的说明。

balance,第 3 部分
{
curmonth=monthdigit(substr($1,4,3))
amount=$7

#record all the categories encountered
if ( $2 != “-” )
globcat[$2]=”yes”
if ( $3 != “-” )
globcat[$3]=”yes”

#tally up the transaction properly
if ( $2 == “-” ) {
if ( $3 == “-” ) {
print “Error: inc and exp fields are both blank!”
exit 1
} else {
#this is income
doincome(balance)
if ( $5 == “Y” )
doincome(balance2)
}
} else if ( $3 == “-” ) {
#this is an expense
doexpense(balance)
if ( $5 == “Y” )
doexpense(balance2)
} else {
#this is a transfer
dotransfer(balance)
if ( $5 == “Y” )
dotransfer(balance2)
}
}

在主块中,前两行将 curmonth 设置成 1 到 12 之间的整数,并将金额设置成字段 7(使代码易于理解)。然后,是四行有趣的代码,它们将值写到数组 globcat 中。globcat,或称作全局分类帐数组,用于记录在文件中遇到的所有分类帐 — “inco”、”misc”、”food”、”util” 等。例如,如果 $2 == “inco”,则将 globcat[”inco”] 设置成 “yes”。稍后,我们可以使用简单的 “for (x in globcat)” 循环来迭代分类帐列表。

在接着的大约二十行中,我们分析字段 $2 和 $3,并适当记录交易。如果 $2==”-” 且 $3!=”-”,表示我们有收入,因此调用 doincome()。如果是相反的情况,则调用 doexpense();如果 $2 和 $3 都包含分类帐,则调用 dotransfer()。每次我们都将 “balance” 数组传递给这些函数,从而在这些函数中记录适当的数据。

您还会发现几行代码说“if ( $5 == “Y” ),那么将同一个交易记录到 balance2 中”。我们在这里究竟做了些什么?您将回忆起 $5 包含 “Y” 或 “N”,并记录交易是否已经过帐到帐户。由于仅当过帐了交易时我们才将交易记录到 balance2,因此 balance2 包含了真实的帐户余额,而 “balance” 包含了所有交易,不管是否已经过帐。可以使用 balance2 来验证数据项(因为它应该与当前银行帐户余额匹配),可以使用 “balance” 来确保没有透支帐户(因为它会考虑您开出的尚未兑现的所有支票)。

生成报表
主块重复处理了每一行记录之后,现在我们有了关于比较全面的、按分类帐和按月份划分的借方和贷方记录。现在,在这种情况下最合适的做法是只须定义生成报表的 END 块:

balance,第 4 部分
END {
bal=0
bal2=0
for (x in globcat) {
bal=bal+balance[0,x]
bal2=bal2+balance2[0,x]
}
printf(”Your available funds: %10.2f\n”, bal)
printf(”Your account balance: %10.2f\n”, bal2)
}


这个报表将打印出汇总,如下所示:

Your available funds:1174.22

Your account balance:2399.33

在 END 块中,我们使用 “for (x in globcat)” 结构来迭代每一个分类帐,根据记录在案的交易结算主要余额。实际上,我们结算两个余额,一个是可用资金,另一个是帐户余额。要执行程序并处理您在文件 “mycheckbook.txt” 中输入的财务数据,将以上所有代码放入文本文件 “balance”,执行 “chmod +x balance”,然后输入 “./balance mycheckbook.txt”。然后 balance 脚本将合计所有交易,打印出两行余额汇总。


升级
我使用这个程序的更高级版本来管理我的个人和企业财务。我的版本(由于篇幅限制不能在此涵盖)会打印出收入和费用的月度明细分类帐,包 括年度总合、净收入和其它许多内容。它甚至以 HTML 格式输出数据,因此我可以在 Web 浏览器中查看它。:) 如果您认为这个程序有用,我建议您将这些特性添加到这个脚本中。不必将它配置成要 记录任何附加信息;所需的全部信息已经在 balance 和 balance2 里面了。只要升级 END 块就万事具备了!

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