Shell数组以及排序算法（冒泡、直接选择、反转）

Shell数组以及排序算法（冒泡、直接选择、反转）

一、数组概述

1. 数组的定义

数组（Array）是指有序的元素序列，是用于储存多个相同类型数据的集合。若将有限个类型相同的变量的集合命名，那么这个名称就是数组名。数组是在程序设计中，为了处理方便，把具有相同类型的若干元素按有序的形式组织起来的一种形式。这些有序排列的同类数据元素的集合称为数据。

2. 下标的定义

组成数组的各个变量称为数组的分量，也称为数组的元素，有时也称为下标变量。

用于区分数组的各个元素的数字编号称为下标。

数组：(1 3 5 7 9)

下标： 0 1 2 3 4

3. 数组的特点

（1）数组是相同数据类型的元素的集合。

（2）数组中的各元素的存储是有先后顺序的，它们在内存中按照这个先后顺序连续存放在一起。

（3）数组元素用整个数组的名字和它自己在数组中的顺序位置来表示。例如，a[0]表示名字为a的数组中的第一个元素，a[1]代表数组a的第二个元素，以此类推。

4. 数组定义的方法

方法一：

数组名=(value0 value1 value2 ……)

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

方法二：

数组名：([0]=value0 [1]=value1 [2]=value2 ……)

[root@localhost ~]# array=([0]=1 [1]=3 [2]=5 [3]=7 [4]=9)

方法三：

列表名="value0 value1 value2 ……"

数组名=($列表名）

[root@localhost ~]# arr="1 3 5 7 9"

[root@localhost ~]# array=($arr)

方法四：

数组名[0]="value0"

数组名[1]="value1"

数组名[2]="value2"

[root@localhost ~]# array[0]=1

[root@localhost ~]# array[1]=3

[root@localhost ~]# array[2]=5

[root@localhost ~]# array[3]=7

[root@localhost ~]# array[4]=9

5. 元素的类型

数组中元素类型包括数值和字符。

当使用字符类型元素时，需使用" "或' '定义。

二、数组的简单操作

1. 获取元素列表

使用@或可以获取数组中的所有元素。

echo ${array_name[@]}

echo ${array_name[]}

例如：

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

1 3 5 7 9

[root@localhost ~]# echo ${array[*]}

1 3 5 7 9

注：在不使用双引号时，二者使用方式相同。当输出元素时使用双引号，@会将所有元素作为个体独立的显示出来，而*会将所有元素视为一个整体显示出来。

2. 获取数据长度

获取数组长度的方法与获取字符串长度得到方法相同，在数组名前加#符号。

echo ${#array_name[@]}

echo ${#array_name[*]}

例如：

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

5

[root@localhost ~]# echo ${array[*]}

5

3. 读取某下标赋值

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

[root@localhost ~]# echo ${array[2]}

5

4. 数组遍历

#！/bin/bash

array=(1 3 5 7 9)

for a in ${array[@]}

do

  echo $a

done

[root@localhost ~]# ./bianli.sh

1

3

5

7

9

5. 数组切片

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

1 3 5 7 9

[root@localhost ~]# echo ${array[@]:0:2}

1 3

[root@localhost ~]# echo ${array[@]:1:3}

3 5 7

[root@localhost ~]# echo ${array[@]:3:3}

7 9

6. 数组元素替换

临时替换元素

${数组名[@或*]:需覆盖字符：替换字符}

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

[root@localhost ~]# echo ${array[@]/3/2}

1 2 5 7 9

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

1 3 5 7 9

永久替换元素

要实现永久改变原有数组，可通过重新赋值的方式实现

[root@localhost ~]# array=(${array[@]/3/2})

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

1 2 5 7 9

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

1 3 5 7 9

7. 数组元素追加

方法一：

array_name[index]=value

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

[root@localhost ~]# array[5]=11

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

1 3 5 7 9 11

方法二：

array_name[${#array_name[@]}]=value

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

[root@localhost ~]# array[${#array[@]}]=11

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

1 3 5 7 9 11

方法三：

array_name=("${array_name[@]}" value1 value2 …… valueN)

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

[root@localhost ~]# array=("${array[@]}" 11 13)

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

1 3 5 7 9 11 13

注1：双引号不能省略，否则，当数组array_name中存在包含空格的元素时，会将含有空格的元素按空格拆分成多个元素

注2：此处不能将“@”替换为“”，如果替换为“”，不加双引号时与“@”的表现一致，加双引号时，会将数组array_name中的所有元素视为一个整体作为一个元素添加到数组中

方法四：

array_name+=(value1 value2 …… valueN)

待添加元素必须用“（）”包围起来，并且多个元素用空格分隔

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

1 3 5 7 9

[root@localhost ~]# array+=(11 13)

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

1 3 5 7 9 11 13

[root@localhost ~]# array+=15

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

115 3 5 7 9 11 13

8. 数组删除

删除指定数组

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

[root@localhost ~]# unset array

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

删除指定元素

[root@localhost ~]# array=(1 3 5 7 9)

[root@localhost ~]# unset array[2]

[root@localhost ~]# echo ${array[@]}

1 3 7 9

三. 向函数传数组参数

如果将数组变量作为函数参数，函数只会取数组变量的第一个值。

test1() {

  echo "接收到的参数列表：$@"

  newarray=($1)

  echo "新数组的值为：${newarray[@]}"

}

array=(1 3 5 7 9)

echo "原始数组的值为：${array[*]}"

test1 $array

[root@localhost ~]# ./test1.sh

原始数组的值为：1 3 5 7 9

接收到的参数列表：1

新数组的值为：1

解决这个问题则需要将数组变量的值分解成单个的值，然后将这些值作为函数参数使用。在函数内部，再将所有的参数重新组合成一个新的数组变量。

test2() {

  newarray=($(echo $@))

  echo "新数组的值为：${newarray[*]}"

}

array=(1 3 5 7 9)

echo "原始数组的值为：${array[*]}"

test2 ${array[*]}

[root@localhost ~]# ./test2.sh

原始数组的值为：1 3 5 7 9

新数组的值为：1 3 5 7 9

四、数组排序算法

1. 冒泡排序

类似气泡上涌的动作，会将数据在数组中从小到大或者从大到小不断的向前移动。

（1）基本思想

冒泡排序的基本思想是对比相邻的两个元素值，如果满足条件就交换元素值，把较小（大）的元素移动到数组前面，把大（小）的元素移动到数组后面（也就是交换两个元素的位置），这样较小（大）的元素就像气泡一样从底部上升到顶部。

（2）算法思路

冒泡算法由双层循环实现，其中外部循环用于控制排序轮数，一般为要排序的数组长度减1次，因为最后一次循环只剩下一个数组元素，不需要对比，同时数组已经完成排序了。而内部循环主要用于对比数组中每个相邻元素的大小，以确定是否交换位置，对比和交换次数随排序轮数而减少。

（3）脚本编写

#!/bin/bash

arr=(20 60 40 30 10 10)

echo "原始数组的顺序为：${arr[@]}"

#获取数组的长度

length=${#arr[@]}

#外层循环定义比较的轮数，轮数为数组长度减一，从1开始

for ((a=1; a<$length; a++))

do

  #确定比较相邻两个元素的位置，较大的往后放，并且每轮比较的最后一个元素下标递减

  #这里使用变量b代表坐标比较元素的下标范围

  for ((b=0; b<$length-a; b++))

  do

    #定义左边比较的元素的值

    left=${arr[$b]}

    #定义右边比较的元素的值

    c=$[$b + 1]

    right=${arr[$c]}

    #如果左边的元素比右边的元素的值大，就互换元素的位置,若需要降序排列就改为-lt

    if [ $left -gt $right ];then

      #把左边元素的值保存到临时变量tmp中

      tmp=$left

      #把右边元素的值赋给左边的元素

      arr[$b]=$right

      #将保存在临时变量中的值赋给右边的元素

      arr[$c]=$tmp

    fi

  done

done

echo "原始数组从小到大的排列为：${arr[@]}"

[root@localhost ~]# ./qipao.sh

原始数组的顺序为：20 60 40 30 10 10

原始数组从小到大的排列为：10 10 20 30 40 60

2. 直接选择排序

与冒泡排序相比，直接选择排序的交换次数更少，所以速度会快些。

（1）基本思想

将指定排序位置与其他数组元素分别对比，如果满足条件就交换元素值，注意这里区别冒泡排序，不是交换相邻元素，而是把满足条件的元素与指定的排序位置交换（如从最后一个元素开始排序），这样排序好的位置逐渐扩大，最后整个数组都成为已排序好的格式。

（2）脚本编写

#!/bin/bash

arr=(20 50 40 30 60 10)

echo "原始数组的顺序为：${arr[*]}"

length=${#arr[*]}

for ((a=1; a<$length; a++))

do

  #先假设下标为0的元素值最大

  index=0

  #通过比较获取拥有最大值的下标（索引）

  for ((b=1; b<=$length-$a; b++))

  do

    left=${arr[$index]}

    right=${arr[$b]}

    if [ $right -gt $left ];then

      index=$b

    fi

  done

  #把最大元素的值跟当前轮次最后一个元素的值进行交换

  last=$[$length-$a]

  tmp=${arr[$last]}

  arr[$last]=${arr[$index]}

  arr[$index]=$tmp

done

echo "排序后的数组的顺序为 ${arr[*]}"

[root@localhost ~]# ./zhijie.sh

原始数组的顺序为：20 50 40 30 60 10

排序后的数组的顺序为 10 20 30 40 50 60

3. 反转排序

以相反的顺序把原有数组的内容重新排序

（1）基本思想

把数组最后一个元素与第一个元素替换，倒数第二个元素与第二个元素替换，一次类推，直到把所有数组元素反转替换。

#!/bin/bash

arr=(1 2 3 4 5 6 7)

echo "原始的数组顺序为：${arr[@]}"

length=${#arr[@]}

for ((a=0; a<$length/2; a++))

do

  tmp=${arr[$a]}

  arr[$a]=${arr[$length-$a-1]}

  arr[$length-1-$a]=$tmp

done

echo "反转排序后的数组顺序为：${arr[@]}"

[root@localhost ~]# ./fanzhuan.sh

原始的数组顺序为：1 3 5 7 9

反转排序后的数组顺序为：9 7 5 3 1