用awk写递归

2022-11-04 16:35:52

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　　作者：窗户

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看到自己很多年前写的一篇帖子，觉得有些意义，转录过来，稍加修改。

awk是一种脚本语言，语法接近C语言，我比较喜欢用，gawk甚至可以支持tcp/ip,用起来非常方便。

awk也支持递归，只是awk不支持局部变量，所有的变量都是全局的，于是写递归有些麻烦。本文说白了，也只是借awk说一种编程的思路罢了。

原文如下：

awk支持函数，也支持递归。但awk并不支持局部变量，于是看上去递归函数很不好实现，因为在某一级调用函数的时候，里面的变量在该级调用还没有退出前就可能会被别的调用给修改掉，于是得到的结果会与期望并不一致。
我们考虑C语言，它的局部变量放在硬件支持的栈（一般用栈指针）内。于是我们就去思考，为什么是栈呢？我们来考虑一个具体的函数调用顺序：
f1调用f2;
f2调用f3;
f3返回；
f2调用f4;
f4调用f5;
f5返回；
f4返回；
f2返回；
f1返回；
按照这个循序，我们来思考每个函数开辟的栈空间：
f1的栈空间开辟(f1进栈）
f2的栈空间开辟(f2进栈）
f3的栈空间开辟(f3进栈）
f3的栈空间消亡(f3出栈）
f4的栈空间开辟(f4进栈）
f5的栈空间开辟(f5进栈）
f5的栈空间消亡(f5出栈）
f4的栈空间消亡(f4出栈）
f2的栈空间消亡(f2出栈）
f1的栈空间消亡(f1出栈）
原来跟我们数据结构里的栈的先进后出是一回事情，所以叫栈。
而当前的我们取的变量的地址都是相对于栈指针来说的，这是相对，而不是像全局变量的那种绝对。
于是我们可以受到启发，可以扩展这里的栈指针和地址的概念，awk的递归函数就可以出来了。
以下是用递归来算一个数组中的最大值（每递归一级就把数组分为两段，每段求最大值），只是举一个例子，可以扩展到任意应用。

#!/bin/awk -f

func test1(a,start,len)

{

        if(len<=1)

                return a[start];

        x = test1(a,start,int(len/2));

        y = test1(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

        return (x>y)?x:y;

}

func test2(a,start,len)

{

        if(len<=1)

                return a[start];

        testlen++;

        testa[testlen] = test2(a,start,int(len/2));

        testlen++;

        testa[testlen] = test2(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

        testlen-=2;

        return (testa[testlen+1]>testa[testlen+2])?testa[testlen+1]:testa[testlen+2];

}

func test3(a,start,len)

{

        if(len<=1) {

                return a[start];

        }

        V = V";"test3(a,start,int(len/2));

        V = V";"test3(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

        xx = V;

        sub(/.*;/,"",xx);

        sub(/;[^;]+$/,"",V);

        yy = V;

        sub(/.*;/,"",yy);

        sub(/;[^;]+$/,"",V);

        return int(xx)>int(yy)?int(xx):int(yy);

}

NR==1{

        way=$1;

        print $1

}

NR==2{

        max=$1;

        for(i=2;i<=NF;i++)

                if($i > max)

                        max = $i;

        print max;

        for(i=1;i<=NF;i++)

                a[i] = $i;

        if(way == 2)

                print test2(a,1,NF);

        else if(way == 3)

                print test3(a,1,NF);

        else

                print test1(a,1,NF);

        exit(0);

}

这里面实现了三个递归函数，第一个是测试全局变量的污染，它是得不到正确的答案的
第二个是用数组来模拟变量栈，testlen就是所谓的“栈顶指针”
第三个是用字符串来模拟变量栈，字符串末尾就是“栈顶指针”，每个“局部变量”之间是用分号隔开
用随机数据测试一下这个应用：

linux-0gt0:/tmp/test # for((i=0;i<10;i++));do  { echo $(($RANDOM % 3 + 1)); let count=$RANDOM%100+50; for((j=0;j<count;j++));do echo -n $(($RANDOM % 10000)) " "; done ; echo ; }|./1.awk ;done | sed -nr 'N;N;p;/\n(.*)\n\1$/{s/.*/right\n/p;d;};       /^[23]/s/(.).*/\1 SO STRANGE!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!/p; s/.*/wrong\n/p'

2

9981

9981

right

3

9391

9391

right

1

9919

5257

wrong

2

9860

9860

right

3

9967

9967

right

3

9940

9940

right

3

9828

9828

right

2

9752

9752

right

3

9996

9996

right

2

9930

9930

right

当然，栈的数目自然也可以不只维系一个，test2和test3维系的是一个栈。
现在来实现test4和test5，两个函数是test2和test3的变体，各自维系两个栈。

#!/bin/awk -f

#func test1(a,start,len)

#{

#       if(len<=1)

#               return a[start];

#       x = test1(a,start,int(len/2));

#       y = test1(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

#       return (x>y)?x:y;

#}

func test2(a,start,len)

{

        if(len<=1)

                return a[start];

        testlen++;

        testa[testlen] = test2(a,start,int(len/2));

        testlen++;

        testa[testlen] = test2(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

        testlen-=2;

        return (testa[testlen+1]>testa[testlen+2])?testa[testlen+1]:testa[testlen+2];

}

func test3(a,start,len)

{

        if(len<=1) {

                return a[start];

        }

        V = V";"test3(a,start,int(len/2));

        V = V";"test3(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

        xx = V;

        sub(/.*;/,"",xx);

        sub(/;[^;]+$/,"",V);

        yy = V;

        sub(/.*;/,"",yy);

        sub(/;[^;]+$/,"",V);

        return int(xx)>int(yy)?int(xx):int(yy);

}

func test4(a,start,len)

{

        if(len<=1)

                return a[start];

        testlenx++;

        testleny++;

        testax[testlenx] = test4(a,start,int(len/2));

        testay[testleny] = test4(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

        testlenx-=1;

        testleny-=1;

        return (testax[testlenx+1]>testay[testleny+1])?testax[testlenx+1]:testay[testleny+1];

}

func test5(a,start,len)

{

        if(len<=1) {

                return a[start];

        }

        V1 = V1";"test5(a,start,int(len/2));

        V2 = V2";"test5(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

        xx = V1;

        sub(/.*;/,"",xx);

        sub(/;[^;]+$/,"",V1);

        yy = V2;

        sub(/.*;/,"",yy);

        sub(/;[^;]+$/,"",V2);

        return int(xx)>int(yy)?int(xx):int(yy);

}

NR==1{

        way=$1;

        print $1

}

NR==2{

        max=$1;

        for(i=2;i<=NF;i++)

                if($i > max)

                        max = $i;

        print max;

        for(i=1;i<=NF;i++)

                a[i] = $i;

        if(way == 2)

                print test2(a,1,NF);

        else if(way == 3)

                print test3(a,1,NF);

        else if(way == 4)

                print test4(a,1,NF);

        else if(way == 5)

                print test5(a,1,NF);

        exit(0);

}

测试一下，

linux-0gt0:/tmp/test # for((i=0;i<10;i++));do  { echo $(($RANDOM % 2 + 4)); let count=$RANDOM%100+50; for((j=0;j<count;j++));do echo -n $(($RANDOM % 10000)) " "; done ; echo ; }|./1.awk ;done | sed -nr 'N;N;p;/\n(.*)\n\1$/{s/.*/right\n/p;d;};       /^[234]/s/(.).*/\1 SO STRANGE!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!/p; s/.*/wrong\n/p'

5

9904

9904

right

4

9823

9823

right

5

9975

9975

right

4

9966

9966

right

5

9683

9683

right

5

9981

9981

right

4

9983

9983

right

5

9966

9966

right

5

9967

9967

right

5

9870

9870

right

当然，test4和test5各自维系的两个栈其实差别和一个栈不大，因为两个栈是同时进栈同时出栈的。
其实，即使两个栈并非同时进出栈也是可以的，只是对于这里的例子来说写不出这么复杂。
实际上，任意多的栈，任意进出栈，都是可以的。
这样就可以做到更加灵活的应用。
软件的扩展性比硬件强，我想，这就是软件的用处吧。

还是这个取最大值,举个含有多个栈,每个栈入出并不完全一致的例子,这里的test6函数

#!/bin/awk -f

func test1(a,start,len)

{

        if(len<=1)

                return a[start];

        x = test1(a,start,int(len/2));

        y = test1(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

        return (x>y)?x:y;

}

func test2(a,start,len)

{

        if(len<=1)

                return a[start];

        testlen++;

        testa[testlen] = test2(a,start,int(len/2));

        testlen++;

        testa[testlen] = test2(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

        testlen-=2;

        return (testa[testlen+1]>testa[testlen+2])?testa[testlen+1]:testa[testlen+2];

}

func test3(a,start,len)

{

        if(len<=1) {

                return a[start];

        }

        V = V";"test3(a,start,int(len/2));

        V = V";"test3(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

        xx = V;

        sub(/.*;/,"",xx);

        sub(/;[^;]+$/,"",V);

        yy = V;

        sub(/.*;/,"",yy);

        sub(/;[^;]+$/,"",V);

        return int(xx)>int(yy)?int(xx):int(yy);

}

func test4(a,start,len)

{

        if(len<=1)

                return a[start];

        testlenx++;

        testleny++;

        testax[testlenx] = test4(a,start,int(len/2));

        testay[testleny] = test4(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

        testlenx-=1;

        testleny-=1;

        return (testax[testlenx+1]>testay[testleny+1])?testax[testlenx+1]:testay[testleny+1];

}

func test5(a,start,len)

{

        if(len<=1) {

                return a[start];

        }

        V1 = V1";"test5(a,start,int(len/2));

        V2 = V2";"test5(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

        xx = V1;

        sub(/.*;/,"",xx);

        sub(/;[^;]+$/,"",V1);

        yy = V2;

        sub(/.*;/,"",yy);

        sub(/;[^;]+$/,"",V2);

        return int(xx)>int(yy)?int(xx):int(yy);

}

func test6(a,start,len)

{

        if(len <= 1) {

                return a[start];

        } else if(len == 2) {

                return (a[start]>a[start+1])?a[start]:a[start+1];

        } else if(len == 3) {

                var1 = (a[start]>a[start+1])?a[start]:a[start+1];

                return (var1>a[start+2])?var1:a[start+2];

        }

        var2 = int(rand()*10000)%3+2;

        if(var2 == 2) {

                testlenx++;

                testleny++;

                testax[testlenx] = test6(a,start,int(len/2));

                testay[testleny] = test6(a,start+int(len/2),len-int(len/2));

                testlenx-=1;

                testleny-=1;

                return (testax[testlenx+1]>testay[testleny+1])?testax[testlenx+1]:testay[testleny+1];

        } else if(var2 == 3) {

                testlenx++;

                testleny++;

                testlenz++;

                testax[testlenx] = test6(a,start,int(len/3));

                testay[testleny] = test6(a,start+int(len/3),int(len/3));

                testaz[testlenz] = test6(a,start+2*int(len/3),len-2*int(len/3));

                testlenx-=1;

                testleny-=1;

                testlenz-=1;

                var1 = (testax[testlenx+1]>testay[testleny+1])?testax[testlenx+1]:testay[testleny+1];

                return ((var1>testaz[testlenz+1])?var1:testaz[testlenz+1]);

        } else if(var2 == 4) {

                testlenx++;

                testleny++;

                testlenz++;

                testlenA++;

                testax[testlenx] = test6(a,start,int(len/4));

                testay[testleny] = test6(a,start+int(len/4),int(len/4));

                testaz[testlenz] = test6(a,start+2*int(len/4),int(len/4));

                testaA[testlenA] = test6(a,start+3*int(len/4),len-3*int(len/4));

                testlenx-=1;

                testleny-=1;

                testlenz-=1;

                testlenA-=1;

                var1 = (testax[testlenx+1]>testay[testleny+1])?testax[testlenx+1]:testay[testleny+1];

                var4 = (testaz[testlenz+1]>testaA[testlenA+1])?testaz[testlenz+1]:testaA[testlenA+1];

                return ((var1>var4)?var1:var4);

        }

}

BEGIN {

        srand(systime());

}

NR==1{

        way=$1;

        print $1

}

NR==2{

        max=$1;

        for(i=2;i<=NF;i++)

                if($i > max)

                        max = $i;

        print max;

        for(i=1;i<=NF;i++)

                a[i] = $i;

        if(way == 2)

                print test2(a,1,NF);

        else if(way == 3)

                print test3(a,1,NF);

        else if(way == 4)

                print test4(a,1,NF);

        else if(way == 5)

                print test5(a,1,NF);

        else if(way == 6)

                print test6(a,1,NF);

        else

                print test1(a,1,NF);

        exit(0);

}

　　

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