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
