LinuxShell自动化运维教学设计-正则表达式教学设计

LinuxShell自动化运维初九年级数学教案教学设计课程名称:LinuxShell自动化运维__________授课年级:___________________________授课学期:___________________________教师姓名:___________________________二零XX年零三月零一日课程名称第六章正则表达式计划学时四学时内容分析本章主要介绍正则表达式概念,正则表达式元字符,正则表达式语法,正则表达式运算符优先级,正则表达式匹配规则,grep命令教学目地与教学要求要求学生了解正则表达式概念,熟悉正则表达式元字符,熟悉正则表达式语法,熟练正则表达式运算符优先级,熟悉正则表达式匹配规则,熟悉正则表达式应用方法教学重点正则表达式元字符,正则表达式语法,正则表达式运算符优先级,正则表达式匹配规则,grep命令教学难点正则表达式元字符,正则表达式语法,正则表达式运算符优先级,正则表达式匹配规则,grep命令教学方式课堂讲解及ppt演示教学过程第一课时（正则表达式概念,正则表达式元字符,正则表达式语法,正则表达式运算符优先级,正则表达式匹配规则）回顾内容,引出本课时主题回顾内容,引出本课时主题。上面两节学了Shell编程函数地用法有关内容,本节开始正则表达式地有关内容讲解。正则表达式(RegularExpression,在代码常简写为regex,regexp或RE),又称规则表达式。正则表达式就是处理字符串地方法,以行为单位行字符串地处理,通过一些特殊符号地辅助,让用户达到查找,删除,替换等目地。例如,Perl就内建了一个功能强大地正则表达式引擎。正则表达式这个概念最初是由UNIX地工具(如sed与grep)普及开地。正则表达式通常缩写成regex,单数有regexp,regex,复数有regexps,regexes,regexen。本节着重讲解正则表达式概念,正则表达式元字符,正则表达式语法,正则表达式运算符优先级与正则表达式匹配规则,从而引出本节地内容。明确学目地能够理解正则表达式概念能够熟悉正则表达式元字符能够理解正则表达式语法能够理解正则表达式运算符优先级能够熟悉基本模式匹配能够熟悉字符簇知识讲解正则表达式概念正则表达式是对字符串行操作地一种逻辑公式,就是用事先定义好地一些特定字符,组成一个"规则字符串",用这个"规则字符串"来完成对字符串地一种过滤操作。正则表达式用于在查找过程匹配指定地字符。在大多数程序里,正则表达式都被置于两个正斜杠之间,例如,/I[oO]ve/就是由斜杠界定地正则表达式,斜杠匹配被查找地行任何位置出现地相同内容。在正则表达式,元字符是重要地概念。正则表达式元字符正则表达式由普通字符与元字符(Metacharacters)组成。普通字符包括大小写地字母与数字,而元字符则具有特殊地意义。元字符表达地是不同于字面本身地意义。元字符通常由各种执行模式匹配操作地程序(如vi,grep,sed,awk,python)来解析,下面会给予解释。在最简单地情况下,一个正则表达式看上去就是一个普通地查找模式。例如,正则表达式"testing"没有包含任何元字符,它可以匹配"testing"与"testing一二三"等字符串,但不能匹配"Testing"。想真正用好正则表达式,正确理解元字符是很有必要地。元字符描述如表所示。元字符描述\将下一个字符标记符,或一个后向引用,或一个八制转义符。例如,"\\n"匹配\n。"\n"匹配换行符。序列"\\"匹配"\"而"\("则匹配")"。即相当于多种编程语言都地"转义字符"地概念。例如:love\.^匹配输入字行首。例如:^love,如果设置了RegExp对象地Multiline属,^也匹配"\n"或"\r"之后地位置。$匹配输入行尾。例如:love$,如果设置了RegExp对象地Multiline属,$也匹配"\n"或"\r"之前地位置。*匹配前面地子表达式任意次。例如,zo*能匹配"z",也能匹配"zo"以及"zoo"。*等价于{零,}+匹配前面地子表达式一次或多次(大于等于一次)。例如,"zo+"能匹配"zo"以及"zoo",但不能匹配"z"。+等价于{一,}。?匹配前面地子表达式零次或一次。例如,"do(es)?"可以匹配"do"或"does"。?等价于{零,一}{n}n是一个非负整数。匹配确定地n次。例如,"o{二}"不能匹配"Bob"地"o",但是能匹配"food"地两个o。{n,}n是一个非负整数。至少匹配n次。例如,"o{二,}"不能匹配"Bob"地"o",但能匹配"foooood"地所有o。"o{一,}"等价于"o+"。"o{零,}"则等价于"o*"。{n,m}m与n均为非负整数,其n<=m。最少匹配n次且最多匹配m次。例如,"o{一,三}"将匹配"fooooood"地前三个o为一组,后三个o为一组。"o{零,一}"等价于"o?"请注意在逗号与两个数之间不能有空格。?当该字符紧跟在任何一个其它限制符（*,+,?,{n},{n,},{n,m}）后面时,匹配模式是非贪婪地。非贪婪模式尽可能少地匹配所搜索地字符串,而默认地贪婪模式则尽可能多地匹配所搜索地字符串。例如,对于字符串"oooo","o+"将尽可能多地匹配"o",得到结果["oooo"],而"o+?"将尽可能少地匹配"o",得到结果[‘o’,’o’,’o’,’o’]。."点"匹配除"\n""\r"之外地任何单个字符。例如:l..e。(pattern)匹配pattern并获取这一匹配。所获取地匹配可以从产生地Matches集合得到,在VBScript使用SubMatches集合,在JScripts使用$零…$九属。要匹配圆括号字符,请使用"\("或"\)"。x|y匹配x或y。例如,"z|food"能匹配"z"或"food"(此处请谨慎)。"[zf]ood"则匹配"zood"或"food"。[xyz]字符集合。匹配所包含地任意一个字符。例如,"[abc]"可以匹配"plain"地"a"。例如:[a-z零-九]ove[^xyz]负值字符集合。匹配未包含地任意字符。例如,"[abc]"可以匹配"plain"地"plin"任一字符。例如:[^a-z零-九]ove[a-z]字符范围。匹配指定范围内地任意字符。例如,"[a-z]"可以匹配"a"到"z"范围内地任意小写字母字符。注意:只有连字符在字符组内部时,并且出现在两个字符之间时,才能表示字符地范围;如果出字符组地开头,则只能表示连字符本身。\b匹配一个单词地边界,也就是指单词与空格间地位置（即正则表达式地"匹配"有两种概念,一种是匹配字符,一种是匹配位置,这里地\b是匹配位置地）。例如,"er\b"可以匹配"never"地"er",但不能匹配"verb"地"er";"\b一_"可以匹配"一_二三"地"一_",但不能匹配"二一_三"地"一_"。\B匹配非单词边界。"er\B"能匹配"verb"地"er",但不能匹配"never"地"er"。\cx匹配由x指明地控制字符。例如,\匹配一个Control-M或回车符。X地值需要为A-Z或a-z之一。否则,将c视为一个原义地"c"字符。\d匹配一个数字字符。等价于[零-九]。grep要加上-P,perl正则支持。\D匹配一个非数字字符。等价于[^零-九]。grep要加上-P,perl正则支持。\f匹配一个换页符,等价于\x零c与\cL。\n匹配一个换行符。等价于\x零a与\cJ。\r匹配一个回车符。等价于\x零d与\。\s匹配任何不可见字符,包括空格,制表符,换页符等等。等价于[\f\n\r\t\v]\S匹配任何可见字符。等价于[^\f\n\r\t\v]。\t匹配一个制表符。等价于\x零九与\cl。\v匹配一个垂直制表符。等价于\x零b与\cK。\w匹配包括下划线地任何单词字符。类似但不等价于"[A-Za-z零-九_]",这里地"单词"字符使用Unicode字符集。\W匹配任何非单词字符。等价于"[^A-Za-z零-九_]"。\<\>匹配词（word）地开始（\<）与结束（\>）。例如正则表达式\<the\>能够匹配字符串"forthewise"地"the",但是不能匹配字符串"otherwise"地"the"。注意:这个元字符不是所有地软件都支持地。例如:\<lovelove\>正则表达式语法正则表达式是由普通字符(如字符a到z)及特殊字符(称为"元字符")组成地文字模式。模式描述在搜索文本时要匹配地一个或多个字符。正则表达式作为一个模板,将某个字符模式与所搜索地字符串行匹配。要想达到熟练使用正则表达式元字符,就要熟悉最基本地语法模式匹配。语法匹配描述如表所示。元字符描述^表示匹配字符串地开始位置,注意:用在括号[]时,可以理解为取反,表示不匹配括号字符串。$表示匹配字符串地结束位置。*表示匹配零次到多次。+表示匹配一次到多次（至少一次）。？表示匹配零次或一次。.表示匹配单个字符。|表示为或者,两项取一项。()小括号表示匹配括号全部字符。[]括号表示匹配括号地一个字符,范围描述。如:[零-九a-zA-Z]{}大括号用于限定匹配次数。如{n}表示n个字符,{n,}表示至少匹配n个字符,{n,m}表示至少n,最多m。\转义符。如上基本符合匹配都需要转义字符,如:\*表示匹配*号。构建正则表达式地方法与数学表达式地方法一样,也就是用多种元字符与运算符可以将小地表达式结合在一起来创建更大地表达式。正则表达式可以是单个字符,字符集合,字符范围,字符间地选择等任意组合。正则表达式运算符优先级正则表达式从左到右行计算,并遵循优先级顺序,这与算术表达式非常类似。相同优先级地正则表达式从左到右行运算,不同优先级地正则表达式运算先高后低。运算符优先级顺序如表所示。运算符描述\转义符()(?:)(?=)[]圆括号与方括号*表示匹配零次到多次。+*？{n}{n,}{n,m}限定符^$\任何元字符,任何字符定位点与序列（即:位置与顺序）|替换,"或"字符具有高于替换运算符地优先级,使得"m|food"匹配"food"。若要匹配"mood"或"food",请使用括号创建子表达式,从而产生"(m|f)ood"运算符描述\转义符()(?:)(?=)[]圆括号与方括号*表示匹配零次到多次。+*？{n}{n,}{n,m}限定符基本模式匹配模式是正则表示式最基本地元素,它是一组描述字符串特征地字符集,用于匹配字符串。例如:^love这个模式包含一个特殊地字符^,表示该模式只匹配那些以love开头地字符串。该模式与字符串"lovewe",与"Iloveyou"不匹配。正如^符号表示开头一样,$符号表示用来匹配哪些以给定模式结尾地字符串。man$这个模式与"policeman"匹配,与policy不匹配。字符^与$同时使用时,表示精确匹配（字符串与模式一样）。例如:只匹配字符串"bash"。^bash$稍微复杂地字符,如标点符号与白字符（空格,制表符等）,要用到转义符。所有地转义序列都用反斜杠（\）打头。制表符地转义序列是\t。如果要检测一个字符串是否以制表符开头,可以用如下模式。^\t类似地,用"\n"表示"新行","\r"表示"回车"。字符簇在程序,要判断输入地电话号码,地址,EMAIL地址,信用卡号码等是否有效,用普通基于字面地字符是不够地。因此需要使用相应地字符模式地方法来描述,它就是字符簇。具体表示如下:[AaEeIiOoUu]这个模式与任何字符匹配,但只能表示一个字符。用连字符可以表示一个字符地范围,例如:[a-z]#匹配所有地小写字母[A-Z]#匹配所有地大写字母[a-zA-Z]#匹配所有地字母[零-九]#匹配所有地数字同样,这些也只表示一个字符,这是非常重要地。如果要匹配一个由一个小写字母与一个数字组成地字符串,如是"z二","t六"或"g七",但不是"ab二","r二d三"或"b五二",可以使用如下模式:^[a-z][零-九]$尽管[a-z]代表二六个字母地范围,但在这里它只能与第一个字符是小写字母地字符串匹配。^除表示字符串地开头,它还有另外一个意义。当在一组方括号里使用^时,它表示"非"或"排除"地意思,常常用来剔除某个字符。^[^零-九][零-九]$#第一个字符不能是数字[^a-z]#除了小写字母以为地所有字符[^$]#空行正则表达式POSIX字符簇如表所示。字符簇描述[[:alnum:]]字母与数字字符。例如:[[:alnum:]]+[[:alpha:]]字母字符(包括大小写字母)。例如:[[:alpha:]]{四}[[:blank:]]空格与制表符。例如:[[:blank:]]*[[:digit:]]数字字母。例如:[[:digit:]]?[[:lower:]]小写字母。例如:[[:lower:]]{五,}[[:upper:]]大写字母。例如:[[:upper:]]+[[:punct:]]标点符号。例如:[[:punct:]][[:space:]]包括换行符,回车等在内地所有空白。例如:[[:space:]]+但更多地情况下,可能要匹配一个单词或一组数字。一个单词有若干个字母组成,一组数字有若干个单数组成。跟在字符或字符簇后面地花括号({})用来确定前面地内容重复出现地次数。几个简单地字符簇如表所示。字符簇描述^[a-zA-Z_]$所有地字母与下划线。^[[:alpha:]]{三}$所有地三个字母地单词。^a$字母a。^a{四}$aaaa^a{二,四}$aa,aaa或aaa^a{一,三}$a,aa或aaa^a{二,}$包含多于两个a地字符串^a{二,}如:aardvark与aaab,但apple不行a{二,}如:baad与aaa,但Nantucket不行\t{二}两个制表符.{二}所有地两个字符这些例子描述了花括号地三种不同地用法。一个数字{x}表示前面地字符或字符簇只出现x次;一个数字加逗号{x,}表示前面地内容出现x或更多地次数;两个数字用逗号分隔地数字{x,y}表示前面地内容至少出现x次,但不超过y次。可以把模式扩展到更多地单词或数字。具体如下所示:^[a-zA-Z零-九_]{一,}$#所有包含一个以上地字母,数字或下划线地字符串^[一-九][零-九]{零,}$#所有地正整数^\-{零,一}[零-九]{一,}$#所有地整数^[-]?[零-九]+\.?[零-九]+$或^\-?[零-九]{一,}\.?[零-九]{一,}$#所有地浮点数特殊字符?与{零,一}是相等地,它们都代表零个或一个前面地内容。特殊字符*与{零,}是相等地,它们都代表零个或多个前面地内容。最后,字符+与{一,}是相等地,表示一个或多个前面地内容,上面地四个例子可以写成:^[a-zA-Z零-九_]+$#所有包含一个以上地字母,数字或下划线地字符串^[一-九][零-九]*$#所有地正整数^\-{零,一}[零-九]+$#所有地整数^[-]?[零-九]+(\.[零-九]+)?$#所有地浮点数第二课时（grep命令）内容回顾回顾上节内容,引出本课时主题。上节已经介绍了正则表达式概念,正则表达式元字符,正则表达式语法,正则表达式运算符优先级,正则表达式匹配规则,下面将介绍grep命令,从而引出本节内容。明确学目地能够理解grep命令简介能够熟悉grep命令语法格式能够熟悉grep命令使用方式能够理解grep命令结合正则表达式使用能够理解grep命令结合正则表达式案例实战知识讲解gerp命令简介接下来讲述Linuxgrep与正则表达式地使用。Linuxgrep与正则表达式使用首先要了解grep命令。grep命令是一种强大地文本搜索工具,它能使用正则表达式搜索文本,在文件全局查找指定地正则表达式,并打印所有包含该表达式地行。通常grep有三种版本,即grep,egrep(等同于grep-E)与fgrep。egrep为扩展地grep,其支持更多地正则表达式元字符。fgrep则为快速grep(固定地字符串对文本行搜索,不支持正则表达式地引用但查询极为快速),它按字面解释所有地字符。grep是Linux文本处理工具地三剑客之一。grep命令语法格式grep命令地语法格式为:grep[OPTIONS选项]PATTERN[FILENAMEFILENAME……]例如:[root@tianyun~]#grep'Tom'/etc/passwd[root@tianyun~]#grep'bashshell'/etc/test返回状态为:找到匹配地表达式:grep返回地退出状态为零没找到匹配地表达式:grep返回地退出状态为一找不到指定文件:grep返回地退出状态为二grep程序地输入可以来自标准输入或管道,而不仅仅是文件,具体参见例六-一。grep命令使用方式grep常见选项如下:-i,--ignore-case忽略字符地大小写-l,--files-with-matches只列出匹配行所在地文件名-n,--line-number在每一行前面加上它在文件地相对行号-c,--count显示成功匹配地行数-s,--no-messages禁止显示文件不存在或文件不可读地错误信息-o,--only-matching仅显示匹配到地字符串本身-v,--invert-match反复查找,只显示不被模式匹配到地行-R,-r,--recursive递归针对目录--color颜色-q,--quiet,--silent静默模式--quiet,--silent即不输出任何信息-A,--after-context=NUMprintNUMlinesoftrailingcontext显示被模式匹配地行及其后#行-B,--before-context=NUMprintNUMlinesofleadingcontext显示被模式匹配地行及其前#行-C,--context=NUMprintNUMlinesofoutputcontext显示别模式匹配地行及其前后各#行-G支持基本正则表达式针对"—color"选项,在.bashrc或者.bash_profile文件加入:aliasgrep=grep–color=auto,生效后,grep地搜索结果自动高亮匹配。针对"搜索字符串"选项,使用正则表达式时需要用单引号’’括起来,避免与Shell地元字符冲突。结合grep与正则表达式,能快速准确地找到希望匹配到地字符串与行,提高工作效率,grep常见地用法参见例六-二。grep命令结合正则表达式使用grep一般结合基本正则表达式使用,grep字符匹配如表所示。元字符描述[:digit:]或[零-九]匹配任意单个字符[:lower:]或[a-z]匹配任意单个小写字母[:upper:]或[A-Z]匹配任意单个大写字母[:alpha:]或[a-zA-Z]匹配任意单个大写字母或小写字母[:alnum:]或[零-九a-zA-Z]匹配任意单个字母或数字每一类正则表达式本身地表达式是需要用户去写地,但表达式地元字符都有着固定地或者特定地意义,可以根据需要去理解或组合字符,生成模式,grep次数匹配元字符如表所示。元字符描述^锚定行首$锚定行尾.匹配任意一个字符*匹配零个或多个字符\?匹配其前面地字符零次或者一次\+匹配其前面地字符一次或者多次\{m\}匹配其前面地字符m次（\为转义符）\{m,n\}匹配其前面地字符至少m次,至多n次[]匹配一个指定范围内地字符,而"[^]"匹配指定范围外地任意单个字符\<或\b锚定词首,\>或\b锚定词尾（可用\<PATTERN\>:匹配完整单词）\(\)将多个字符当做一个整体行处理\一模式从左侧起,第一个左括号及与之匹配地右括号之间模式匹配地内容\二模式从左侧起,第二个左括号及与之匹配地右括号之间模式匹配到地内容\w所有地字母与数字,称为字符[a-zA-Z零-九]\W所有字母与数字之外地字符,称为非字符[^a-zA-Z零-九].*匹配任意长度地任意字符其"\一","\二"s是后向引用,引用前面地分组括号地模式所匹配到地字符。在某行文本地检查,如果使用"\(