編寫 Linux Shell 腳本程序不要僅限于完成基本的程序功能，認真的分析 Shell 腳本并找出優(yōu)化的方法對個人能力的提高以及對腳本程序的質(zhì)量改善都有重要的意義，希望讀者能從本文中獲得許多實用的 Shell 程序方法。
本文 Shell 程序運行環(huán)境：
　　程序運行環(huán)境 Redhat Linux As3
　　GNU bash, version 2.05b.0(1)-release (i386-redhat-linux-gnu)
　　代碼清單：shellcode.txt

　　問題描述：有一個普通的通話話單文件(包括"計費號碼"，"主叫號碼"，"被叫號碼"，"開始時間"，"結(jié)束時間"，"時長"，"費用"等其它字段)，要求根據(jù)另外一個號段配置文件(由"號段下限"和"號段上限"兩個字段組成)將此話單文件進行分揀過慮。

　　分揀規(guī)則：如果通話話單文件中的"計費號碼"位于號段文件的某個號段內(nèi)，則將此條記錄計入結(jié)果文件 1，否則計入結(jié)果文件 2。

　　通話話單文件樣例：

　　9013320003|9013320003|9918128025|20060814163420|20060814163450|30|20|00|01|005
　　9926645208|9926645208|9918188065|20060814163415|20060814163545|90|30|00|01|005
　　9934877207|9934877207|9936972003|20060814163620|20060814163930|190|50|00|01|005
　　......
　　......

　　號段配置文件樣例：
　　9013305000,9013327999
　　9013767000,9013768999
　　9923670000,9923679999
　　9928998000,9928999999
　　9932310000,9932319999
　　9932333400,9932333599
　　9936034000,9936036999
　　9936084000,9936084999
　　9998537000,9998537999
　　9998620000,9998629999
　　9998690000,9998699999

　　例如：
　　對于通話話單文件的條記錄中的"計費號碼"為 9013320000，此號碼正好屬于號段配置文件的個號段 9013305000,9013327999中，即：條件 9013305000<= 9013320000 <=9013327999 成立，所以應(yīng)該將通話話單文件的條記錄計入結(jié)果文件 1 中；對于通話話單文件中的第二條記錄的"計費號碼"為 9926645208 它不屬于號段文件中的任何一個段，所以應(yīng)該將通話話單的第二條記錄計入結(jié)果文件 2 中。

　　對于這樣一個簡單的問題首先想到的解決方法為：
　　
　　解決方法1：

　　寫一個雙重循環(huán)，外層循環(huán)為逐條讀取"通話話單文件"并獲取每條記錄的個字段的值"計費號碼"，內(nèi)層循環(huán)：根據(jù)外層循環(huán)獲得的"計費號碼"在"號段文件"中循環(huán)比較，判斷此號碼是否屬于相應(yīng)號段。

　　程序代碼如下(省略了文件存在性判斷等語句)：

　　while read f
　　do
　　org="$(expr substr ${f} 1 10)"   #取得"計費號碼"存入變量org中
　　while read numseg
　　do
　　nglow="$(expr substr ${numseg} 1 10 )"   #將號段下限存入變量nglow
　　ngtop="$(expr substr ${numseg} 12 10 )"  #將號段上限存入變量ngtop
　　if [ "$org" \> "$nglow"  -a "$org" \< $ngtop ]
　　#判斷"計費號碼"是否在此號段內(nèi)
　　then
　　echo "${f}" >> ./resultfile1.cdr #如果在此號段內(nèi)，將此記錄計入結(jié)果文件1中
　　else
　　echo "${f}" >> ./resultfile2.cdr #如果不在此號段內(nèi)，將此記錄計入結(jié)果文件2中
　　fi
　　done < ./numseg.txt
　　done < ./rttest.txt

　　解決方法1：對于號段文件和通話話單的記錄數(shù)都比較少的情況下基本可以完成工作，但是當(dāng)兩個文件的記錄數(shù)較多(例如號段文件>50條，話單文件> 10000條)的時候，這種方法就會花費幾個小時甚至幾天的時間才能得出處理結(jié)果。此腳本程序執(zhí)行慢的原因是對第二個循環(huán)內(nèi)的比較運算只用了簡單的順序比較方法，所以當(dāng)號段文件的記錄增多的時候，腳本的執(zhí)行速度會急劇下降。

　　解決方法2：
　　將內(nèi)層循環(huán)的逐個比較的方法改為二分查找法進行判斷，程序代碼如下：

　　#!/bin/bash
　　#Author Xsh  date:08-15-2006
　　＃程序中使用了二分查找法進行號碼的范圍判斷
　　＃為突出重點，省略了文件存在性判斷和異常捕獲以及幫助提示等程序語句
　　＃程序的工作目錄為當(dāng)前目錄

　　echo "Time:$(date)==>Strat to processing........." #顯示程序開始運行時間
　　while read numseg
　　do
　　tmplow="${tmplow} $(expr substr ${numseg} 1 10 & >/dev/null ) "
　　tmptop="${tmptop} $(expr substr ${numseg} 12 10 & >/dev/null ) "
　　done < ./numseg.txt
　　#讀取號段文件，下限號段存入變量tmplow，上限號段存入變量tmptop
　　arr_lownug=(${tmplow}) #將下限號段存入數(shù)組arr_lownug
　　arr_topnug=(${tmptop}) #將上限號段存入數(shù)組arr_topnug
　　
　　#定義函數(shù)checknum()，輸入?yún)?shù)為需要檢查的"計費號碼"，輸出參數(shù)為0或者1
　　#若checknum()輸出為0 表示"計費號碼" 不在號段文件的所有號段范圍內(nèi)
　　#若checknum()輸出為1 表示"計費號碼" 在號段文件的所有號段范圍內(nèi)
　　# checknum()函數(shù)中用二分搜索法進行號碼的判斷
　　checknum(){
　　thisnum=$1
　　ckresult=0
　　lowflag=0
　　topflag=$(expr ${#arr_lownug[*]} - 1 )  #標(biāo)注1
　　MaxIndex=$(expr ${#arr_topnug[*]} - 1 ) #標(biāo)注2
　　midflag=0
　　midflag=$(expr ${topflag} / 2 )  #標(biāo)注3
　　if [ "${thisnum}" \< "${arr_lownug[0]}" -o "${thisnum}" \>
　　"${arr_topnug[${MaxIndex}]}"  ]
　　then
　　return 0
　　else
　　while [ "$lowflag" != "$midflag" ]
　　do
　　if[ "$thisnum" \> "${arr_lownug[${midflag}]}" -o "$thisnum" == \
　　"${arr_lownug[${midflag}]}" ]
　　then
　　lowflag=${midflag}
　　midflag=$(expr `expr ${topflag} + ${lowflag}` / 2 ) #標(biāo)注4
　　elif["$thisnum"\<"${arr_lownug[${midflag}]}" -o "$thisnum" == \
　　"${arr_lownug[${midflag}]}" ]
　　then
　　topflag=${midflag}
　　midflag=$(expr `expr ${topflag} + ${lowflag}` / 2 ) #標(biāo)注5
　　else
　　echo "Error!"  
　　fi
　　done
　　if [ "$thisnum" \< "${arr_topnug[${lowflag}]}" -o "$thisnum" == \
　　"${arr_topnug[${lowflag}]}" ]
　　then
　　return 1
　　else
　　return 0
　　fi
　　fi
　　}＃函數(shù)定義完畢

　　while read f
　　do
　　org="$(expr substr ${f} 1 10)" #標(biāo)注6
　　checknum ${org}
　　returnval=$?
　　if [ "$returnval" == "1"  ]
　　then
　　echo "${f}" >> ./Match_result.cdr  #將匹配的記錄存入結(jié)果文件1
　　else
　　echo "${f}" >> ./NoMatch_result.cdr #將不匹配的記錄存入結(jié)果文件2
　　fi
　　done < ./rttest.txt
　　echo "Time:$(date) ==> Proccess is end! "
　　exit 0;

　　將以上程序投入運行，號段文件有 71行記錄，需要分揀的通話話單文件17 萬條左右通過觀察發(fā)現(xiàn)此方法的執(zhí)行效率確實比解決方法1 提高了很多，但是仍需要數(shù)小時的時間才能執(zhí)行完畢。我另外寫了一個同樣功能的C語言程序，執(zhí)行同樣的測試數(shù)據(jù)得出結(jié)果僅需要10～15秒的時間！shell 程序確實要比同樣功能的C程序慢一些，但是目前的情況是用C程序處理只需要幾秒鐘時間, 而Shell程序確需要數(shù)小時！在用此Shell程序處理的時候我用Top命令看了一些系統(tǒng)資源的消耗發(fā)現(xiàn)CPU、內(nèi)存以及IO的占用都極小，說明系統(tǒng)資源很充足，不是系統(tǒng)的問題造成了程序處理速度慢。問題出在哪了呢？

　　我用命名ps -ef 觀察系統(tǒng)進程的運行情況，發(fā)現(xiàn)每過幾秒種就會有一個expr進程產(chǎn)生，這個進程運行很短的時間就消失了(不仔細觀察可能都看不到有expr這個進程產(chǎn)生)。這時候我覺得我好像發(fā)現(xiàn)程序運行慢的原因了：程序的幾個循環(huán)里面都有用expr進行計算的語句，expr屬于Shell外部命令，所以每次運算都要產(chǎn)生一個 expr進程，而程序的運行種消耗時間的除了IO操作外就數(shù)產(chǎn)生新進程操作了，于是我決定把用expr進行計算的地方都盡量修改為用shell的內(nèi)部命令進行計算。程序變成了下面的樣子(標(biāo)注1～標(biāo)注6為修改過的地方)：

　　程序代碼如下：
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
　　#!/bin/bash
　　#Author Xsh  date:08-15-2006
　　echo "Time:$(date)==>Strat to processing........." #顯示程序開始運行時間
　　while read numseg
                            do
                            tmplow="${tmplow} $(expr substr ${numseg} 1 10 & >/dev/null ) "
                            tmptop="${tmptop} $(expr substr ${numseg} 12 10 & >/dev/null ) "
　　done < ./numseg.txt #循環(huán)讀取號段文件下限號段存入變量tmplow，上限號段存入變量tmptop

　　arr_lownug=(${tmplow}) #將下限號段存入數(shù)組arr_lownug
　　arr_topnug=(${tmptop}) #將上限號段存入數(shù)組arr_topnug

　　#定義函數(shù)checknum()，輸入?yún)?shù)為需要檢查的"計費號碼"，輸出參數(shù)為0或者1
　　#函數(shù)checknum()輸出為0 表示"計費號碼" 不在號段文件的所有號段范圍內(nèi)
　　#函數(shù)checknum()輸出為1 表示"計費號碼" 在號段文件的所有號段范圍內(nèi)
　　#函數(shù)checknum()中用二分搜索法進行號碼的判斷
　　checknum(){ ＃函數(shù)定義開始
               thisnum=$1
               ckresult=0
               lowflag=0
               topflag=$((${#arr_lownug[*]} - 1 ))   #標(biāo)注1
               MaxIndex=$((${#arr_topnug[*]} - 1 ))  #標(biāo)注2
               midflag=0
               midflag=$((${topflag} / 2 ))       #標(biāo)注3
　　if [ "${thisnum}" \< "${arr_lownug[0]}" -o "${thisnum}" \> "${arr_topnug[${MaxIndex}]}" ]
　　then
 　　　　　return 0
　　else

　　while [ "$lowflag" != "$midflag" ]
　　do
 　　 if ["$thisnum"\> "${arr_lownug[${midflag}]}" -o "$thisnum" == \
            "${arr_lownug[${midflag}]}"]
              then
              lowflag=${midflag}
              midflag=$(( $((${topflag} + ${lowflag})) / 2 )) #標(biāo)注4
　　elif["$thisnum"\<"${arr_lownug[${midflag}]}" -o "$thisnum" == \
　　  "${arr_lownug[${midflag}]}"]
　　then    
　　　　 topflag=${midflag}
　　　     midflag=$(($((${topflag} + ${lowflag})) / 2 )) #標(biāo)注5
　　else
　　   echo "Error!"  
　　fi
　　done
　　if ["$thisnum" \< "${arr_topnug[${lowflag}]}" -o "$thisnum" == \
　　"${arr_topnug[${lowflag}]}"]
　　then
　　  return 1
　　else
　　  return 0
　　fi
　　fi
　　}＃函數(shù)定義結(jié)束

　　while read f
　　do
　　org="${f:0:10}"  #標(biāo)注6
　　checknum ${org}
　　returnval=$?
　　if [ "$returnval" == "1"  ]
　　then
　　echo "${f}" >> ./Match_result.cdr  #將匹配的記錄存入結(jié)果文件1
　　else
　　echo "${f}" >> ./NoMatch_result.cdr #將不匹配的記錄存入結(jié)果文件2
　　fi
　　done < ./rttest.txt
　　echo "Time:$(date) ==> Proccess is end! "
　　exit 0;

　　將修改過的程序進行運行，很快就得出了結(jié)果，總的運行時間沒有超過8分鐘。此時這個程序的運行效率已經(jīng)基本可以讓人接受了。同樣的一個問題由于改進了程序算法和充分利用了LinuxShell的內(nèi)置運算符，將程序的運行時間大大的縮短。當(dāng)然此程序還有可以改進的地方，對此文感興趣的讀者可以對此程序做進一步優(yōu)化。