正则表达式是用于描述字符排列和匹配模式的一种语法，它主要用于字符串的模式分割、匹配、查找以及替换操作。
描述一个正则表达式需要字符类、数量限定符、位置限定符。规定一些特殊语法表示字符类，数量限定符和位置关系，然后用这些特殊语法和普通字符一起表示一个模式，这就是正则表达式。
正则表达式的语法规范如下：
字符类：在模式中表示一个范围，但是取值范围是一类字符中的任意一个。
数量限定符：限定字符类出现的次数。
位置限定符：描述各种字符类和普通字符之间的位置关系。
特殊字符：
正则表达式有两种规范，分别是Basic（基础）规范和Extended（扩展）规范。grep默认按照Basic规范来写，如果加“-E”选项的话就表示Extended规范。Basic规范中字符?+{}|()解释为普通字符，要表示特殊含义的话需要加\转义。Extended扩展规范中，字符?+{}|()就表示特殊含义。
下面我们来介绍三个工具：grep，sed和awk
1.grep工具
grep是一种强大的文本搜索工具，他能使用正则表达式搜索文本，并把匹配的行统计出来。
命令的使用格式：grep [选项] [-color=auto] '搜索字符串' filename
常用参数：
-c:统计符合条件的正则表达式出现的次数。
-E:支持扩展正则表达式。
-i:忽略字符大小写。
-n:在显示匹配到的字符串前面加上行号
-v:显示没有“搜索字符串”内容那一行。
-l:列出文件内容中有搜索字符串的文件名称
-o:只输出文件中匹配到的部分
-color=auto:将匹配到的字符串高亮起来
举几个例子如下：
1）统计出现出现数字的行数：
选项中-c表示统计符合条件正则表达式出现的次数，{N,}表示紧跟在它前面的单元至少匹配多少次，{}是特殊字符，在非扩展（Extended）模式下需要加转义字符将{}转义。
2）统计只出现字母的行
-v选项是显示没有“搜索字符串那一行”，-E表示扩展模式，在扩展模式下特殊字符不需要转义
2.sed工具
sed叫做流编辑器，在shell脚本和Makefile中作为过滤，使用非常普遍，即把前一个程序的输出引入sed的输入，经过一系列编辑命令转换成为另一种格式输出。sed是一种在线编辑器，它一次处理一行内容，处理时，把当前一个程序的行存储在临时缓冲区中，称为“模式空间”，接着sed命令处理缓冲区中的内容，处理完成之后，把缓冲区的内容送往屏幕，接着处理下一行，这样不断重复直到文件末尾。注意:输出内容是模式空间处理过的内容，文件本身没有改变。
命令格式：sed [选项] “[动作]" 文件名
选项：
-n:一般sed命令会把所有数据都输出到屏幕，如果加入-n选项的话，则只会把经过sed命令处理的行输出到屏幕。
-e：允许对输入数据应用多条sed命令编辑
-i：用sed的修改结果直接修改读取数据的文件，而不是由屏幕输出
动作：
a:追加，在当前行后添加一行或多行
c:行替换，在c后面的字符串替换原数据行
i:插入，在当前行前插入一行或多行
p:打印，输出指定的行
s:字符串替换，用一个字符串替换另外一个字符串。格式为“行范围s/旧字符串/新字符串/g”（如果不加g表示只替换每行第一个匹配的字符串）
其中行范围可以使用2,4表示第二到第4行，n表示第n行，例如sed -n '4,6p' file 打印第4到第6行，sed '2c helloworls' file 将第二行替换为helloworld
举几个例子：
1）将以字母开头的行中数字2替换为two
2 )删除出现字母的行
我们可以看到含有字母的行已经被删除掉了，但是再cat查看的时候发现原文件没有改变。说明输出的只是模式空间里面的处理结果。
模式空间与保持空间
保持空间：相当于一个仓库，不能对数据进行处理
模式空间：专门用于以行为单位对文本进行处理
一般情况下，如果不显式的使用一些选项的话，是不会到保持空间的。
命令：
g;将保持空间的内容拷贝到模式空间中，会将模式空间原来的值覆盖掉。
G:将保持空间的内容追加到模式空间中。
h:将模式空间的值拷贝到保持空间，会将保持空间原来的值覆盖掉
H:将模式空间的值追加到保持空间
d:删除模式空间的所有行，并读下一行到模式空间。
D:删除模式空间第一行，不读下一行到模式空间。
n:输出模式空间的行，读取下一行替换当前模式空间的行，接着执行下一条处理命令而不是第一条命令
N:读入下一行，追加到模式空间行后面，此时模式空间中有两行。
x:交换模式空间和保持空间的内容。
举几个例子：
1）给每行后加上空行
-n选项是输出处理过的行，G表示将保持空间中的内容追加到模式空间中，p是打印。
2）用sed实现倒序打印
解释：如果不是第一行，就把保持空间的行全部都追加到模式空间中。然后再将模式空间中的行全部都保存到保持空间中，覆盖掉保持空间原来的内容。如果不是最后一行的话，在删除模式空间中的所有内容，并读取一行到模式空间中。 
3.awk工具
awk也是文本处理工具，与sed相比，awk不仅能以行为单位，还可以以列为单位处理文件。awk的缺省分隔符是“\n”，缺省列分隔符是空格或tab，但是行分隔符和列分隔符都可以是自定义。awk还是一门很复杂的脚本语言，具有像C语言一样的分支和循环结构。
命令格式：awk 选项 ‘编辑命令’ file1 file2...
awk 选项 -f 编辑脚本 file1 file2...
awk处理文件既可以由标准输入重定向得到，也可以当命令行参数传入。编辑命令既可以直接当命令行参数传入，也可以用-f参数指定一个脚本文件。
选项：-F:指定列分隔符，默认的列分隔符是空格或tab，可以用-F选项自定义列分隔符。我们将以列分隔符分开的列称为域。
编辑命令：/pattern/{action}或者condition/{actions}:
pattern:是一个正则表达式，actions是一系列的操作。awk程序以行为单位处理文件，如果某一行匹配pattern的话，就执行actions.
condition:满足condition条件，则执行actions。如果一条awk命令只有actions部分，则actions会处理文件中的所有行。
action:常见的action就是print或者printf。其中printf是类C风格的。而print输出的每个变量之间以逗号隔开，如果是字符串的话要以双引号括起来。
自动变量：1表示第一列内容，2表示第二列内容，类似于shell脚本的位置参数，$0表示整行内容。
如下：打印行的内容
自定义列分隔符，输出行信息。如下，定义":"为分隔符
除自动变量外，NF变量表示默认输出最后一列
BEGIN和END
awk处理文件可以分为三个阶段：处理之前、处理之中、处理之后。BEGIN是处理之前执行的动作，END是处理之后执行的动作。
使用格式：BEGIN{action},END{action}
awk也是一门弱类型语言，所以可使用变量，但是不需要定义
如下的例子，统计文件中的行数
同样的，统计某个目录下文件的个数
awk常见的内置变量：
FILENAME:awk浏览的文件名
FNR:浏览文件的记录数，也就是行数。awk是以行为单位处理的，所以每行内容也称为一个记录。
NF:浏览记录域的个数，可以用他来输出最后一个域。
FS:设置输入域分隔符，等价于命令行-F选项。
OFS:输出域分隔符
例子：
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