Linux三剑客（grep、awk和sed）操作及与管道结合使用

1. 总览

grep、sed和awk被称为Linux三剑客，是因为它们在文本处理和数据操作方面极其强大且常用。

Linux三剑客在文件处理中的作用：

  • grep（数据查找定位）：文本搜索工具，在文件中搜索符合正则表达式的文本内容，并打印匹配的行。

  • awk（数据切片）：文本处理工具，主要用于对结构化数据进行格式化和拆分处理，进行数据统计和报告生成；

  • sed（数据修改）：流编辑器，对文本进行插入、删除、替换、提取等操作；

2. grep

grep是一个用于文本搜索的工具，可以在文件中搜索符合正则表达式的文本内容，并打印匹配的行。它简单、快速，是进行文本搜索和过滤的首选工具。

grep工具的功能：

  • 文本模式搜索

  • 正则表达式匹配

  • 高亮显示匹配内容

  • 支持递归搜索目录

2.1 基本格式

grep [选项参数] pattern [file...]

参数说明：

1）pattern：过滤条件，可以是正则表达式；

2）file：要搜索的文件（一个或多个），若不指定文件，grep 会从标准输入读取。

3）常用选项参数：

参数说明
-i不区分大小写
-v排除匹配结果
-r 或 -R递归搜索目录下的所有文件
-l仅显示包含匹配模式的文件名
-L仅显示不包含匹配模式的文件名
-n显示匹配行与行号
-c只统计匹配的行数
-o只输出匹配到的内容
-w只匹配过滤到的单词
-A num显示匹配行及之后的 num 行
-B num显示匹配行及之前的 num 行
-C num显示匹配行及前后各 num 行
-E使用扩展正则表达式（等同于 egrep）
-F使用固定字符串模式（等同于 fgrep）
-P使用 Perl 正则表达式

4）grep中正则表达式字符集整理：

  • 普通字符：匹配自身。例如，grep 'a' file.txt 匹配文件中所有包含字符 a 的行。

  • 点（.）：匹配任意单个字符（除换行符外）。例如，grep 'a.c' file.txt 匹配 a 和 c 之间有一个字符的行。

  • 字符集（[...]）：

    • [abc]：匹配字符 a、b 或 c 中的任意一个。

    • [^abc]：匹配除 a、b 和 c 之外的任意字符。

    • [a-z]：匹配从 a 到 z 的任意字符（包括范围内的字符）。

  • 锚点（^ 和 $）：

    • ^：匹配行首。例如，grep '^a' file.txt 匹配以 a 开头的行。

    • $：匹配行尾。例如，grep 'a$' file.txt 匹配以 a 结尾的行。

  • 转义字符（\）：用来转义元字符，使其失去特殊含义。例如，grep '\.' file.txt 匹配包含 . 字符的行

扩展正则表达式字符集（使用 grep -E 或 egrep）:

  • |：逻辑或，匹配左右任意一个表达式。例如，grep -E 'a|b' file.txt 匹配包含 a 或 b 的行

  • ()：用于分组。例如，grep -E '(abc|def)' file.txt 匹配包含 abc 或 def 的行。

  • ?：匹配前面的字符 0 次或 1 次。例如，grep -E 'colou?r' file.txt 匹配 color 或 colour。

  • *：匹配前面的字符 0 次或多次。例如，grep -E 'ab*c' file.txt 匹配 ac、abc、abbc 等

  • +：匹配前面的字符 1 次或多次。例如，grep -E 'ab+c' file.txt 匹配 abc、abbc 等。

  • {}：{n}表示匹配前面的字符恰好 n 次；{n,}表示匹配前面的字符至少 n 次；{n,m}表示匹配前面的字符至少 n 次，至多 m 次。

2.2 常用命令举例

假设有一个file.txt文件，内容如下：

name,age,sex,salary
Alice,30,女,9000
Bob,25,男,8000
Carol,35,男,7000
Karry,21,女,5000
Ross,40,女,6500
Joan,38,男,10000
Linda,46,女,5000
Lily,26,女,3000
KARRY,27,女,6000

1. 基本搜索

# 搜索文件 file.txt 中包含 karry 的行
grep "Karry" file.txt

2. 忽略大小写

# 搜索文件 file.txt 中包含 karry（不区分大小写）的行。
grep -i "karry" file.txt

3. 递归搜索目录

# 递归搜索目录 /path/to/directory 中所有文件，查找包含 pattern 的行
grep -r "Karry" /opt/

4. 显示匹配行号

# 搜索文件 file.txt 中包含 karry 的行,并显示匹配行号
grep -n "Karry" file.txt

5. 仅显示匹配文件名

# 搜索当前目录下所有 `.txt` 文件，显示包含 `pattern` 的文件名。
grep -l "Karry" *.txt

6. 反向匹配

# 搜索文件 `file.txt` 中不包含 `pattern` 的行。
grep -v "Karry" file.txt

7. 显示匹配行及之后的行

# 搜索文件 `file.txt` 中包含 `pattern` 的行，并显示匹配行及之后的 3 行。
grep -A 3 "Karry" file.txt

8. 显示匹配行及之前的行

# 搜索文件 `file.txt` 中包含 `pattern` 的行，并显示匹配行及之前的 3 行
grep -B 3 "Karry" file.txt

9. 显示匹配行及前后行

# 搜索文件 `file.txt` 中包含 `pattern` 的行，并显示匹配行及前后各 3 行。
grep -C 3 "Karry" file.txt

10. 使用扩展正则表达式

# 搜索文件 `file.txt` 中包含 `Ka` 或 `Bo` 的行。
grep -E "Ka|Bo" file.txt

11. 匹配整个单词

# 搜索文件 `file.txt` 中包含整个单词 `word` 的行。
grep -w "Karry" file.txt

12. 仅显示匹配的部分

# 搜索文件 `file.txt` 中的 `Karry` 并仅显示匹配的部分。
grep -o "Karry" file.txt

3. awk

awk是一个强大的文本处理工具，主要用于对结构化数据进行模式扫描和处理，有着强大的文本格式化能力。它支持复杂的操作和脚本编写，能够进行模式匹配、文本处理、数据报告生成等。

awk功能：

  • 字符串处理和替换；

  • 数据统计和报告生成；

  • 复杂的条件判断和循环处理；

  • 数据格式转换。

3.1 基本格式

awk [选项参数] 'pattern { action }' file

参数说明：

1）pattern：匹配的模式，支持正则表达式。

2）action：在匹配模式的行上执行的操作。

3）常用选项参数：

参数说明
-F fs指定输入字段分隔符，默认是空格或制表符
-v var=value为awk程序中的变量赋初值
-f program-file从指定文件读取awk程序

4）常见的内置变量

内置变量说明
$0表示完整的输入记录
$n表示指定分隔符后，当前指定的第n个字段
FS表示字段输入分隔符，默认以空格为分隔符
OFS表示字段输出分隔符
NF表示字段的个数，即以分隔符分割后，当前行一共有多少个字段
NR表示当前记录数，即行数

3.2 常用命令举例

假设有一个file.txt文件，内容如下：

name,age,sex,salary
Alice,30,女,9000
Bob,25,男,8000
Carol,35,男,7000
Karry,21,女,5000

1.基本示例

# 打印文件file.txt的每一行
awk '{ print }' file.txt

2.指定字段分隔符

假设文件内容用逗号分隔，打印第1、第3个字段。（其中 -F ',' 可以直接简写成-F,）

awk -F ',' '{ print $1, $3 }' file.txt

3.使用模式匹配

# 打印包含“Karry”字符串的行
awk '/Karry/ { print }' file.txt

4.按条件过滤

# 打印第2列字段(age)大于30的人的姓名
awk -F ',' '$2 > 30 { print $1 }' file.txt

5.使用变量

# 为变量age赋值并使用
awk -F ',' -v age=30 '$2 > age { print $0 }' file.txt

6.BEGIN和END块

  • BEGIN块在处理任何输入行之前执行。

  • END块在处理完所有输入行后执行。

# 计算file.txt文件中第4列字段（工资）的总和
awk -F ',' 'BEGIN { sum=0 } { sum += $4 } END { print sum }' file.txt

7.使用-f选项从脚本文件中读取程序

1）创建一个名为script.awk脚本文件

vim  script.awk

并将以下内容写入脚本文件中：

#!/usr/bin/awk -f# 使用逗号作为字段分隔符
BEGIN { FS = "," }# 打印第1和第3字段
{ print $1, $3 }

详细说明：

  • 脚本文件头部：#!/usr/bin/awk -f 指定用 awk 解释器来运行这个脚本文件。

  • BEGIN 块：BEGIN { FS = "," } 设置字段分隔符为逗号（,）。

  • 主代码块：{ print $1, $3 } 打印每行的第1和第3字段。

保存文件并关闭编辑器 :wq!

2）运行awk脚本文件（有两种方式） 方式一：直接用 awk 命令来执行这个脚本

awk -f script.awk file.txt

方式二：授权脚本文件具有可执行权限，然后运行脚本文件

# 确保脚本文件具有可执行权限：
chmod +x script.awk#运行脚本文件，并指定输入文件：
./script.awk file.txt

8. 格式转换

# 将file.txt文件格式转换为TSV（Tab Separated Values）格式
awk 'BEGIN { FS=","; OFS="\t" } { $1=$1; print }' file.txt

说明:

  • BEGIN { FS=","; OFS="\t" }：在处理开始时，将输入字段分隔符设置为逗号，将输出字段分隔符设置为制表符。

  • $1=$1; print：通过赋值操作强制awk重新解析字段，然后输出。

9.提取并格式化指定列

# 假设想提取 `Name` 和 `Age` 列，并格式化输出为 "Name: Age years old"
awk -F ',' '{ print "Name: " $1 ", Age: " $2 " years old" }' file.txt

10.转换为JSON格式

将file.txt文件转换为JSON格式：

awk -F, 'NR==1 {for (i=1; i<=NF; i++) header[i]=$i;next
} {printf("{");for (i=1; i<=NF; i++) {printf("\"%s\":\"%s\"", header[i], $i);if (i<NF) printf(", ");}printf("}\n");
}' file.txt

11.转换为HTML表格

将file.txt转换为HTML表格：

awk -F, 'BEGIN {print "<table border=\"1\">";print "<tr><th>Name</th><th>Age</th><th>Gender</th></tr>";
} 
NR>1 {printf("<tr>");for (i=1; i<=NF; i++) printf("<td>%s</td>", $i);printf("</tr>\n");
} 
END {print "</table>"
}' file.txt

4. sed

sed是一个流编辑器，主要用于对文本进行非交互式编辑。它可以进行插入、删除、替换、提取等操作，是文本处理和转换的利器。

功能：

  • 文本替换和删除；

  • 模式匹配和文本插入；

  • 支持脚本编写进行复杂的文本处理；

  • 数据流操作。

4.1 基本格式

sed [选项参数] 'script' [file]

参数说明：

1）script：sed 内置的命令字符。主要是用于对文件进行增删改查等操作。

常见内置命令字符：

  • a：表示对文本进行追加操作，在指定行后面添加一行或多行文本；

  • d：表示删除匹配行；

  • i：表示插入文本，在指定行前添加一行或多行文本；

  • p：表示打印匹配行内容，通常与-n一同使用；

  • s/正则/替换内容/g：表示匹配正则内容，然后替换内容（支持正则表达式），结尾g表示全局匹配；

2）file：要处理的输入文件。若不指定文件，sed会从标准输入读取。

3）常用选项参数：

常见选项参数说明
-n表示取消默认的sed输出，通常与sed内置命令p一起使用
-e script直接在命令行上添加要执行的sed脚本
-f script-file从脚本文件中读取sed命令
-i [SUFFIX]直接修改文件内容，而不是输出到标准输出。可以选择性地备份文件。如果不加-i，sed修改的是内存数据。
-r使用扩展正则表达式
s将文件视为独立的文件，而不是单一的流

4.2 常用命令举例

假设有一个file.txt文件，内容如下：

name,age,sex,salary
Alice,30,女,9000
Karry,21,女,5000
Joan,38,男,10000
Lily,26,女,3000
KARRY,27,女,6000

1. 文本替换

# 基本替换：将`file.txt`中的第一个匹配`Karry`的字符串替换为`Bob`
sed 's/Karry/Bob/' file.txt# 忽略大小写替换：将`file.txt`中的所有匹配`Karry`的字符串替换为`Bob`
sed 's/Karry/Bob/Ig' file.txt# 全局替换：将`file.txt`中的所有匹配`Lily`的字符串替换为`karry`
sed 's/Lily/karry/g' file.txt# 指定行替换：将`file.txt`中的第4行中匹配`Joan`的字符串替换为`Carol`
sed '4s/Joan/Carol/' file.txt# 行号范围替换：将`file.txt`中的第3到第6行中匹配`KARRY`的字符串替换为`karry`
sed '3,6s/KARRY/karry/Ig' file.txt

使用 sed 进行文本替换时，默认情况下，sed 只是将替换后的文本输出到标准输出（通常是终端），而不会直接修改源文件。只有使用-i参数进行替换，会修改源文件。

# 替换源文件内容：直接在`file.txt`中替换所有匹配`Karry`的字符串为`Bob`，并保存修改(修改源文件)
sed -i 's/Karry/Bob/g' file.txt#备份原始文件，使用`-i`参数加上备份扩展名来实现，进行替换操作之前会创建一个`file.txt.bak`备份文件
sed -i.bak 's/Karry/Bob/g' file.txt

2. 文本删除

# 删除某行：删除`file.txt`中的第5行
sed '3d' file.txt# 行号范围删除：删除`file.txt`中的第2到第4行。
sed '3,4d' file.txt

3. 文本插入

# 插入行：在`file.txt`中的第2行之前插入`This is a new line.`
sed '2i\This is a new line.' file.txt# 追加行：在`file.txt`中的第3行之后追加`This is a new line.`
sed '3a\This is a new line.' file.txt

4. 打印模糊匹配行

# 只打印`file.txt`中包含`ka`的行
sed -n '/ka/p' file.txt

5. 从文件读取脚本

1）创建一个 sed 脚本文件

vim `script.sed`

并将以下内容写入脚本文件中：

3a\
This is a new line.

2）使用 sed 执行脚本文件 使用 sed 命令并指定 -f 选项来读取和执行 script.sed 文件中的命令：

sed -f script.sed file.txt

5. 与管道结合使用

Linux三剑客grep、awk和sed是文本处理的强大工具，经常与管道（ | ）结合使用，能进行复杂的文本操作和数据处理。用管道符（ | ）连接，表示将前一个命令的输出作为下一个命令的输入。

假设有一个日志文件file.log，内容如下：

2023-06-25 12:34:56 info User1 logged in
# 连接数据库失败
2023-06-25 12:35:00 error Failed to connect to database
2023-06-25 12:35:05 info User2 logged out
2023-06-25 12:36:10 warn Disk space low2023-06-25 12:36:15 info User3 logged in
2023-06-25 12:37:00 error Time out

5.1 查找并替换文件中的文本

使用 grep 查找特定的文本行，用 sed 替换：

# 查找包含 `error` 的行并将 `error` 替换为 `warning`
grep 'error' file.log | sed 's/error/warning/g'

5.2 统计日志文件中特定模式的出现次数

使用 grep 查找特定模式，然后用 wc 统计行数：

# 统计 `file.log` 中 `error` 的出现次数：
grep 'error' file.log | wc -l

5.3 过滤空行和注释行后显示文件内容

使用 grep 和 sed 去除空行和注释行：

grep -v '^#' file.log | sed '/^$/d'

命令拆解：

1）grep -v '^#' file.log：grep用于文件中搜索匹配行；-v表示反转匹配，即选出不匹配指定模式的行。'^#'表示匹配以 # 开头的行；

2）sed '/^$/d'：sed用于逐行处理文本；/^$/是正则表达式，匹配空行（行首紧跟行尾，即行中没有任何字符）；d表示删除命令，表示删除匹配的行。

5.4 组合命令过滤并格式化输出

使用 grep 过滤日志，awk 格式化输出：

# 从日志文件中提取 `ERROR` 行，并显示时间和错误信息：
grep 'error' file.log | awk '{print $1, $2, $3, $5}'

5.5 对文件中的数值列进行排序和去重

使用 awk 提取数值列，sort 排序，uniq 去重：

awk '{print $2}' file.log | sort -n | uniq

命令拆解：

1）awk '{print $2}' file.log：打印 file.log 文件每行的第2个字段，awk默认是空格或制表符作为分隔符；

2）sort -n：将上一步输出的数据按数值排序。sort命令用于对文本行进行排序，-n 选项表示按数值进行排序。

3）uniq： 移除相邻的重复行，输出唯一的行。只有在相邻行重复时，uniq 才会去重，因此通常与 sort 结合使用。

5.6 统计日志文件中每种日志级的出现次数

awk '{count[$3]++} END {for (level in count) print level, count[level]}' file.log

命令解析：

1）{count[$3]++}：awk的主处理块，在读取文件的每一行时执行，遇到相同的第三列值时，对应的计数器count[$3]` 自增 1。

2）END {for (level in count) print level, count[level]}：awk 的结束块，在处理完所有行后执行。for循环遍历 count 数组中的所有键，打印每个键（即第三列的值）及其对应的计数器值（即出现次数）。

5.7 grep、awk、sed三者结合使用

筛选日志文件 file.log中包含"error"的行，并从中提取出时间戳和错误信息，然后进行一些格式化处理：

grep "ERROR" log.txt | awk '{print $1, $2, $5}' | sed 's/\[//g; s/\]//g'

命令解析：

  • grep "ERROR" log.txt：筛选出包含 "ERROR" 的行。

  • awk '{print $1, $2, $5}'：提取每行的第1列、第2列和第5列。

  • sed 's/\[//g; s/\]//g'：删除方括号。

5.8 多文件操作

将多个文件内容合并后进行处理：

cat file.log file.txt | grep 'error' | sort | uniq

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模型地址&#xff1a;https://huggingface.co/CompVis/stable-diffusion-v1-4/tree/main/vae 主要参考:Using-Stable-Diffusion-VAE-to-encode-satellite-images sd1.4 vae 下载到本地 from diffusers import AutoencoderKL from PIL import Image import torch import to…
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