grep正则表达式详解及练习
一、在学习grep正则表达式前，先了解下linux著名的文本处理三剑客：
（1）grep、egrep、fgrep 文本搜索工具。
（2）sed 文本编辑工具，一种流编辑器，行编辑工具。
（3）awk 强大的文本分析工具，文本格式化工具，文本报告生成器。
以上三大命令均支持正则表达式，本文以grep正则表达式为例展开学习。
1、什么是正则表达式？
正则表达式（Regular Expression）:由一类特殊字符及文本字符所编写的模式，其有些字符不表示其字面意义，而是用于表示控制或通配的功能。正则表达式只是字符串的一种描述（一种表示法），只有和支持正则表达式的工具相结合才能进行字符串处理。
2、正则表达式的构成：
正则表达式由两种字符构成。一种是在正则表达式中具体特殊意义的“元字符”，另一种是普通的“文本字符”。元字符可以是一个字符，如“^”，也可以是一个字符序列，如“\b”。
3、主要分为两类：（1）基本正则表达式（BRE）
（2）扩展正则表达式（ERE）
二、本文以grep为例来讲解正则表达式
1、grep家族有三大成员分别为：
grep：支持使用基本正则表达式。
egrep：支持使用扩展正则表达式。
fgrep：不支持使用正则表达式。
2、grep命令：
功能：根据用户指定的”pattern（过滤条件）“对目标文本逐行进行匹配检查；打印出符合条件的行，即文本搜索工具。注：PATTERN即过滤条件指由文本字符及正则表达式元字符所编写的字符串。
常用选项一：
--color=auto,每次grep搜索之后，自动高亮显示所匹配字符。
CentOS7定义了grep别名alias grep=’grep--color=auto’
-i：忽略字符大小写
-o：仅输出文件中匹配到的部分
-v：反向查找，输出文件中不匹配的行。
-q：进入静默模式，该模式下，grep命令运行目的仅仅是执行一个条件测试，通常在脚本中使用，通过检查其返回值进行下一步操作。
常用选项二：
-E：支持使用扩展正则表达式，相当于egrep;
-F：支持使用固定字符串，不支持正则表达式，相当于fgrep；
-G：支持使用基本正则表达式；
-P：支持使用pcre正则表达式；
-A：显示匹配字符串及后n行的数据
-B：显示匹配字符串及前n行的数据
-C: 显示匹配字符串及前后各n行的数据
-e：多模式机制；
-f：FILE为每行包含了一个pattern的文本文件，即grep script；
-n：在行首显示行号
3、基本正则表达式元字符：
(1)字符匹配：
.:匹配任意单个字符
[ ]:匹配范围内的任意单个字符 [abc]表示“a”或“b”或“c”
[^ ]:匹配范围外的任意单个字符 [^abc]表示除了“a”、“b”、“c”外的其他任意字符。
(2)匹配次数： 用在要指定其出现的次数的字符后面，限制其前面字符出现的次数，默认工作在贪婪模式。
*: 匹配前面的字符任意次（0、1、或多次），相当于\{0,\}；
.*:任意长度的任意字符；
\+:匹配前面的字符至少1次，相当于\{1,\}；
\?:匹配前面的字符0次或者1次，即前面的字符可有可无，相当于\{0,1\}；
\{m\}:其前面的字符出现m次，m为非负整数；
\{m,n\}:其前面字符出现最少m次最多n次，\{m,\}最少m次，\{o,n\}最多n次；
(3)位置锚定：限制使用搜索模式搜索文本，限制模式所匹配到的文本只能出现于目标文本的那个位置
^: 行首锚定；用于模式的最左侧，^PATTERN ， ^hello搜寻以hello开头的行。
$: 行尾锚定；用于模式的最右侧，$PATTERN ， $hello搜寻以hello结束的行。
^PATTERN$: 让PATTERN完全匹配一整行， ^how are you$搜索内容为”how are you”的行。
^$ :搜寻内没有任何字符的行（包括空白字符），空行
^[[:space:]]*$ :空行或仅有空白字符的行；
(4)单词锚定： Linux中的单词指：由非特殊字符组成的连续字符(字符串)。
\<或\b: 词首锚定，用于单词模式的左侧，\<PATTREN或\bPATTERN
\>或\b: 词尾锚定，用于单词模式的右侧，PATTERN\>或PATTREN\b
\<PATTERN\>:单词锚定
(5)分组与引用：
\(PATTERN\)：将此PATTERN匹配到的字符作为一个不可分割的整体进行处理；分组匹配到的内容会被正则表达式引擎自动记录到内部变量中，这些变量是\1,\2,\3,…
pat1\(pat\2)pat3\(pat4\(pat5\)pat\)
\1:第一组括号中的pattern匹配到的字符串，从左侧起，第一个左括号及与之匹配的右括号内模式匹配到的内容。
\2:第二组括号中的pattern匹配到的字符串，从左侧起，第二个左括号及与之匹配的右括号内模式匹配到的内容。
后向引用：引用前面括号中的模式所匹配到的字符
输出结果中行首字符跟行尾字符相同（行尾引用了行首匹配到内容）。
4、egrep命令：
支持使用扩展正则表达式的grep命令，相当于grep -E，其常用选项基本同grep命令，可参考上文。
5、扩展正则表达式元字符：
扩展正则表达式就是在基本正则表达式的基础上，增加了一些元字符，而且有部分参数是不需要添加\转义符使用的。
(1)字符匹配：
.:匹配任意单个字符
[ ]:匹配范围内的任意单个字符
[^ ]:匹配范围外的任意单个字符
(2)匹配次数：
*: 匹配前面的字符任意次（0、1、或多次）；
.*: 任意长度的任意字符；
+: 匹配前面的字符至少1次
?: 匹配前面的字符0次或者1次，即前面的字符可有可无；
{m}:其前面的字符出现m次，m为非负整数；
{m,n}: 其前面字符出现最少m次最多n次，{m,}最少m次，{o,n}最多n次
(3)位置锚定：
^：行首
$：行尾
\<, \b：词首
\>,\b：词尾
(4)分组及引用：
( ):分组
\1,\2，…：后向引用
注意：特殊用法
C|cat：表示C或cat ，表示整个左侧或整个右侧。
(C|c)at：表示Cat或cat
三、作业练习：
1、显示/etc/passwd文件中以bash结尾的行；
2、找出/etc/passwd文件中的三位或四位数；
3、找出/etc/grub2.cfg文件中，以至少一个空白字符开头，后面又跟了非空白字符的行
4、找出"netstat -tan”命令的结果中，以‘LISTEN’后跟0或多个空白字符结尾的行；
5、找出"fdisk -l“命令的结果中，包含以/dev/后跟sd或hd及一个字母的行；
6、找出”ldd /usr/bin/cat“命令的结果中文件路径；
7、找出/proc/meminfo文件中，所有以大写或小写s开头的行；至少用三种方式实现；
8、显示当前系统上root、centos或spark用户的相关信息；
9、echo输出一个绝对路径，使用egrep取出其基名；
10、找出ifconfig命令结果中的1-255之间的整数；
11、找出系统中其用户名与shell名相同的用户。