使用 AWK 撰寫 Recusive Program

AWK 中除了函數的參數列(Argument List)上的參數(Arguments)外,
所有變數不管於何處出現全被視為 Global variable. 其生命持續
至程式結束 — 該變數不論在function外或 function內皆可使用,
只要變數名稱相同所使用的就是同一個變數,直到程式結束.
因 Recusive 函數內部的變數, 會因它呼叫子函數(本身)而重覆使用,
故撰寫該類函數時, 應特別留心.

例如 : 執行

awk '

BEGIN
{

x = 35

y = 45

test_variable( x )
printf("Return to main : arg1= %d, x= %d, y= %d, z= %d\n",
arg1, x, y, z)
}

function test_variable( arg1 )
{
arg1++ # arg1 為參數列上的參數, 是local variable. 離開此函數後將消失.

y ++ # 會改變主式中的變數 y

z = 55 # z 為該函數中新使用的變數, 主程式中變數 z 仍可被使用.
printf("Inside the function: arg1=%d,x=%d, y=%d, z=%d\n",arg1, x, y, z)
} '

結果螢幕印出


Inside the function: arg1= 36,x= 35, y= 46, z= 55
Return to main : arg1= 0, x= 35, y= 46, z= 55


由上可知 :

函數內可任意使用主程式中的任何變數.
函數內所啟用的任何變數(除參數外), 於該函數之外依然可以使用.

此特性優劣參半, 最大的壞處是式中的變數不易被保護, 特別是
recursive呼叫本身, 執行子函數時會破壞父函數內的變數.
權變的方法是 : 在函數的 Argument list 上虛列一些 Arguments.

函數執行中使用這些虛列的 Arguments 來記錄不想被破壞的資料,
如此執行子函數時就不會破壞到這些資料. 此外AWK 並不會檢查,
呼叫函數時所傳遞的參數個數是否一致.
例如 : 定義 recursive function 如下 :

function demo( arg1 )# 最常見的錯誤例子
........
for(i=1; i< 20 ; i++){
demo(x)
# 又呼叫本身. 因為 i 是 global variable, 故執行完該子函數後
# 原函數中的 i 已經被壞, 故本函數無法正確執行.
.......
}
..........
}

可將上列函數中的 i 虛列在該函數的參數列上, 如此 i 便是一個
local variable, 不會因執行子函數而被破壞.
將上列函數修改如下:

function demo( arg1, i )
{
......
for(i=1; i< 20; i++)
{
demo(x)#AWK不會檢查呼叫函數時, 所傳遞的參數個數是否一致
.....
}
}

$0, $1,.., NF, NR,..也都是 global variable, 讀者於 recusive function
中若有使用這些內建變數, 也應另外設立一些 local variable 來保存,
以免被破壞.
範例 :以下是一個常見的 Recursive 範例. 它要求使用者輸入一串元素
(各元素間用空白隔開) 然後印出這些元素所有可能的排列.
編輯如下的AWK式, 取名為 permu

awk '
BEGIN
{
print "請輸入排列的元素,各元素間請用空白隔開"
getline
permutation($0, "")
printf("\n共 %d 種排列方式\n", counter)
}
function permutation( main_lst, buffer, new_main_lst, nf, i, j )
{
$0 = main_lst # 把main_lst指定給$0之後AWK將自動進行欄位分割.
nf = NF # 故可用 NF 表示 main_lst 上存在的元素個數.
# BASE CASE : 當main_lst只有一個元素時.
if( nf == 1)
{
print buffer main_lst # buffer的內容連接(concate)上 main_lst 就
counter++ # 是完成一次排列的結果
return
}
# General Case : 每次從 main\_lst 中取出一個元素放到buffer中
# 再用 main_lst 中剩下的元素 (new_main_lst) 往下進行排列
else for( i=1; i< =nf ;i++)
{
$0 = main_lst # $0($1,$2,..$j,,)為Global variable已被壞, 故重新
# 把 main\_lst 指定給\$0, 令AWK再做一次欄位分割
new_main_lst = ""
for(j=1; j< =nf; j++) # concate new_main_lst
if( j != i ) new_main_lst = new_main_lst " " $j
permutation( new_main_lst, buffer " " $i )
}
}
'$*

執行 $ permu
螢幕上出現


請輸入排列的元素,各元素間請用空白隔開
若輸入 1 2 3 結果印出

1 2 3
1 3 2
2 1 3
2 3 1
3 1 2
3 2 1

共 6 種排列方式

說 明 :

  1. 有些較舊版的AWK,並不容許使用者指定$0之值. 此時可改用
    gawk, 或 nawk.
    否則也可自行使用 split() 函數來分割 main_lst.
  2. 為避免執行子函數時破壞 new_main_lst, nf, i, j 故把這些變數
    也列於參數列上. 如此, new_main_lst, nf, i, j 將被當成 local variable,
    而不會受到子函數中同名的變數影響. 讀者宣告函數時,參數列上
    不妨將這些 “虛列的參數" 與真正用於傳遞資訊的參數間以較長
    的空白隔開, 以便於區別.
  3. AWK 中欲將字串concatenation(連接)時, 直接將兩字串併置
    即可(Implicit Operator).
    例如 :

    awk '
    BEGIN{
    A = "This "
    B = "is a "
    C = A B "key." # 變數A與B之間應留空白,
    否則''AB''將代表另一新變數.
    print C
    }
    }

    結果將印出

    This is a key.

  4. AWK使用者所撰寫的函數可再reuse, 並不需要每個AWK式中
    都重新撰寫.
    將函數部分單讀編寫於一檔案中, 當需要用到該函數時再以下列方式
    include進來.

    $ awk -f 函數襠名 -f AWK主程式檔名 資料檔檔名

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