【網絡運維】Shell 腳本編程： for 循環與 select 循環

Shell 腳本編程： for 循環與 select 循環

循環語句命令常用于重復執行一條指令或一組指令，直到條件不再滿足時停止，Shell腳本語言的循環語句常見的有while、until、for及select循環語句。

本文將詳細介紹Shell編程中for循環和select循環的各種應用場景和實踐技巧。

for 循環語句介紹

for 循環是 Shell 編程中常用的循環結構，主要用于執行次數有限的循環任務。與 while 循環不同，for 循環更適合處理已知迭代次數的場景。for 循環主要有兩種語法結構：變量取值型和C語言型。

變量取值型 for 循環

語法結構：

for 變量名 in 變量取值列表
do指令...
done

說明：

in 變量取值列表可以省略，省略時相當于 in "$@"
執行過程：變量名依次獲取取值列表中的每個值，執行循環體內的指令

執行流程：

變量獲取列表中的第一個值
執行循環體內的指令
執行到 done 后結束本次循環
變量獲取列表中的下一個值，重復上述過程
直到取完列表中所有值

C 語言型 for 循環

語法結構：

for ((exp1; exp2; exp3))
do指令...
done

說明：

exp1：變量初始化（如：i=0）
exp2：循環條件（如：i<100）
exp3：變量更新（如：i++）

執行流程：

執行初始化表達式
檢查條件表達式，如果為真則進入循環
執行循環體內的指令
執行變量更新表達式
重復步驟2-4，直到條件表達式為假

for 循環基礎實踐示例

示例1：豎向升序打印數字

#!/bin/bash
# 列表型for循環
for i in {1..5}
doecho $i
done# 使用seq命令
for i in $(seq 5)
doecho $i
done# C語言型for循環
for ((i=1; i<=5; i++))
doecho $i
done# while循環實現相同功能
i=1
while ((i<=5)) 
doecho $i((i++))
done

示例2：豎向降序打印數字

#!/bin/bash
# 使用序列表達式
for i in {5..1}
doecho $i
done# 使用seq命令帶步長
for i in $(seq 5 -1 1)
doecho $i
done

示例3：求和與求乘積

#!/bin/bash
# 求1-10的和
sum=0
for i in {1..10}
dosum=$[ sum + i ]  # 累加計算
done
echo $(seq -s '+' 10)=$sum  # 顯示計算過程# 求1-10的乘積
sum=1
for i in {1..10}
do((sum *= i))  # 累乘計算
done
echo $(seq -s '*' 10)=$sum  # 顯示計算過程

示例4：求水仙花數

水仙花數是指一個 3 位數，它的每個位上的數字的 3次冪之和等于它本身。

#!/bin/bash
for num in {100..999}
don1=$[num/100]        # 獲取百位數n2=$[num%100/10]     # 獲取十位數n3=$[num%10]         # 獲取個位數# 判斷是否為水仙花數if [ $[ n1**3 + n2**3 + n3**3 ] -eq $num ];thenecho $n1^3 + $n2^3 + $n3^3 = $n1$n2$n3fi
done

示例5：求素數

素數又稱質數，是指除了 1 和它本身以外，不能被任何整數整除的數。

#!/bin/bash
echo -n "100~200之間所有的素數為:"
for ((i=100; i<=200; i++))
do# 除數的范圍是2和本身-1的數for ((j=2; j<=i-1; j++))do# 如果能整除，說明不是質數，跳出本次循環if [ $[i%j] -eq 0 ];thenbreakfi# 如果本次循環到最后都不能整除，則是質數if [ $j -eq $[i-1] ];thenecho -n " $i"fidone
done
echo

執行結果：

100~200之間所有的素數為: 101 103 107 109 113 127 131 137 139 149 151 157 163 167 173 179 181 191 193 197 199

示例6：九九乘法表

#!/bin/bash
for num1 in {1..9}
dofor ((num2=1; num2<=num1; num2++))do# 格式化輸出，使用制表符對齊echo -en "$num2*$num1=$[ num2 * num1 ]\t"doneecho  # 換行
done

示例7：求出滿足條件的4位數

在這里插入圖片描述

解題思路：
在這里插入圖片描述

余數是5，除數肯定大于5，至少是6
大于等于6的個位數乘以一個數，結果還是一位數，則商上面的每個數都是1

解法1：從1000開始枚舉到9999

#!/bin/bash
# num是被除數
for num in {1000..9999}
do# i是除數for i in {6..9}do# 分解數字的各位num1=$[$num/1000]       # 千位num2=$[$num/100%10]     # 百位num3=$[$num/10%10]      # 十位num4=$[$num%10]         # 個位e=$[num1*10+num2-i]     # 第一次計算if ((e<10));thenf=$[e*10+num3-i]      # 第二次計算if ((f<10 && $[f*10+num4-i]==5));thenecho "${i}x111+5=$num"  # 輸出結果fifidone
done

解法2：分別對每個數進行枚舉

#!/bin/bash
for ((i=6; i<=9; i++))      # 除數范圍
dofor ((a=1; a<=9; a++))    # 千位數dofor ((b=0; b<=9; b++))  # 百位數doe=$[a*10+b-i]         # 第一次計算# e是個位數if [ $e -lt 10 ];thenfor ((c=0; c<=9; c++))  # 十位數do# f是個位數f=$[e*10+c-i]         # 第二次計算if [ $f -lt 10 ];thenfor ((d=0; d<=9; d++))  # 個位數doif [ $[f*10+d-i] -eq 5 ];then  # 最終余數應為5echo "${i}x111+5=$[i*111+5]"  # 輸出結果fidonefidonefidonedone
done

性能對比：

$ time bash compute1.sh
9x111+5=1004
real	0m0.986s$ time bash compute2.sh
9x111+5=1004
real	0m0.014s

**思考：**compute2.sh時間更短是因為它通過數學分析減少了循環次數，直接從可能的除數開始枚舉，避免了不必要的計算。

示例8：百錢買百雞

中國古代數學家張丘建在他的《算經》中提出了著名的"百錢買百雞問題"：

雞翁一，值錢五
雞母一，值錢三
雞雛三，值錢一
百錢買百雞，問翁、母、雛各幾何？

#!/bin/bash
# 雞翁數量 cock_num
# 雞母數量 hen_num
# 雞雛數量 chick_num
# 雞總數量 sum
sum=100
# 錢總數 money
money=100for ((cock_num=1; cock_num<=money/5; cock_num++))
dofor ((hen_num=1; hen_num<=money/3; hen_num++))dofor chick_num in {3..100..3}  # 雞雛數是3的倍數do# 判斷數量和金額是否都滿足條件if [ $[ cock_num+hen_num+chick_num ] -eq $sum -a \$[ cock_num*5+hen_num*3+chick_num/3 ] -eq $money ];thenecho "雞翁：$cock_num  雞母：$hen_num  雞雛：$chick_num"echo "$cock_num*5+$hen_num*3+$chick_num/3=100"echofidonedone
done

執行結果：

雞翁：4  雞母：18  雞雛：78
4*5+18*3+78/3=100雞翁：8  雞母：11  雞雛：81
8*5+11*3+81/3=100雞翁：12  雞母：4  雞雛：84
12*5+4*3+84/3=100

示例9：三對情侶參加婚禮

3個新郎為A、B、C，3個新娘為X、Y、Z。得到的假話信息：

A說他將和X結婚
X說她的未婚夫是C
C說他將和Z結婚

解題思路：

根據假話得出反向判定條件
多個人不能同時和一個人結婚

解法1：直接枚舉

#!/bin/bash
for A in X Y Z
dofor B in X Y Zdofor C in X Y Zdo# 判斷條件：所有人不能重復，且與假話相反if [ "$A" != "$B" -a "$A" != "$C" -a "$B" != "$C" -a \"$A" != "X" -a "$C" != "X" -a "$C" != "Z" ];thenecho "A 與 $A 結婚"echo "B 與 $B 結婚"echo "C 與 $C 結婚"fidonedone
done

解法2：使用數字表示，更高效

#!/bin/bash
# 將X Y Z 抽象為 1 2 3
# 定義函數，根據參數值返回對應字母
duixiang () {case $1 in1) echo X ;;2) echo Y ;;3) echo Z ;;esac
}for ((A=1; A<=3; A++))
dofor ((B=1; B<=3; B++))dofor ((C=1; C<=3; C++))do# 多個人不能同時和一個人結婚# 根據假話得出反向判定條件if [ $A -ne 1 -a $C -ne 1 -a $C -ne 3 -a \$A -ne $B -a $A -ne $C -a $B -ne $C ];thenecho "A 與 $(duixiang $A) 結婚"echo "B 與 $(duixiang $B) 結婚"echo "C 與 $(duixiang $C) 結婚"exitfidonedone
done

執行結果：

A 與 Z 結婚
B 與 X 結婚
C 與 Y 結婚

示例10：求a+aa+aaa+…aaaaa

例如：2+22+222+2222+22222(此時共有5個數相加)，數字和數字最長位數由鍵盤輸入。

#!/bin/bash
read -p "輸入1-9之間一個數：" m
read -p "輸入數字的最長位數：" n# 定義最終和
sum=0for ((i=1; i<=n; i++))
do# count是j位m的值，每次計算完count值設置為0count=0for ((j=1; j<=i; j++))do# 計算j位m的值count=$[count + m * 10**(j-1)]doneecho -n "$count "# 控制輸出格式if [ $i -eq $n ];thenecho -n "= "elseecho -n "+ "fisum=$[sum + count]
done
echo $sum

執行結果：

輸入1-9之間一個數：6
輸入數字的最長位數：5
6 + 66 + 666 + 6666 + 66666 = 74070

示例11：排列組合

有1、2、3、4個數字，能組成多少個互不相同且無重復數字的三位數？都是多少？

#!/bin/bash
# 組合數量為sum
sum=0echo -n "組合包括："
for ((i=1; i<=4; i++))
dofor ((j=1; j<=4; j++))dofor ((k=1; k<=4; k++))do# 確保三位數互不相同if [ $i -ne $j -a $i -ne $k -a $j -ne $k ];thenecho -n "$i$j$k "sum=$[sum+1]fidonedone
done
echo
echo "組合總數量為：$sum"

執行結果：

組合包括：123 124 132 134 142 143 213 214 231 234 241 243 312 314 321 324 341 342 412 413 421 423 431 432 
組合總數量為：24

for 循環語句實踐案例

示例1：批量修改文件擴展名

# 創建測試文件
touch file-{1..3}.txt# 方法1：使用sed獲取新文件名
#!/bin/bash
for file in $(ls *.txt)
donew_name=$(echo $file | sed 's/.txt$/.jpg/')  # 替換擴展名mv $file ${new_name}  # 重命名文件
done# 方法2：使用rename命令（更高效）
rename ".jpg" ".txt" *.jpg  # 批量修改擴展名
rename "file-" "" *.txt     # 刪除文件名中的特定字符串

示例2：批量設置服務開機啟動

#!/bin/bash
for service in crond atd chronyd 
dosystemctl enable $service  # 設置服務開機啟動
done

示例3：批量重啟多個主機sshd服務

#!/bin/bash
for host in server{1..10}
dossh root@$host systemctl restart sshd  # 遠程重啟服務
done

示例4：批量備份文件

#!/bin/bash
for file in host*
docp $file /backup/${file}.bak  # 備份文件并添加.bak后綴
done

示例5：掃描網絡中在線主機

#!/bin/sh
for i in `seq 1 254`
doIP=172.25.254.$ping -c2 $IP &> /dev/null  # 發送2個ping包if [ $? -eq 0 ];thenecho "$IP is online" >> node_online.txtelse            echo "$IP is offline" >> node_offline.txtfi  
done# 注意：添加&符號可實現并發掃描

示例6：監控主機磁盤使用情況

#!/bin/bash
hostfile=/tmp/hosts
if [ $(cat $hostfile | wc -l) -lt 1 ];thenecho $hostfile is empty.exit 1
fifor host in $(cat $hostfile)
do> disk.log  # 清空日志文件echo "=============HOSTNAME: $host =============" >> disk.log# 獲取磁盤使用率超過80%的分區ssh $host df -h | grep '^/dev/' | awk '{print $1,$5}' | \cut -f 1 -d% | awk '{if ($2 > 80) print $0}' >> disk.log# 如果有超過80%的分區，發送郵件報警if [ $(cat disk.log | wc -l) -gt 1 ];thencat disk.log | mail -s "$host: disk is greater than 80%" root@localhostfi
done

for 循環語句高級實戰案例

示例1：MySQL數據庫備份

# 創建數據庫
#!/bin/bash
MYSQL_CMD='mysql -uroot -e '
for db in web1 web2
do${MYSQL_CMD} "create database $db;"  # 創建數據庫
done# 備份數據庫
#!/bin/bash
MYSQL_CMD='mysqldump -uroot '
for db in web1 web2
do${MYSQL_CMD} $db > $db.sql  # 備份數據庫到文件
done

示例2：MySQL分庫分表備份

# 創建表
#!/bin/bash
MYSQL_CMD='mysql -uroot $db -e '
for db in web1 web2
do# 創建表并插入測試數據${MYSQL_CMD} "create table test(id int,name varchar(16));insert into test values(1,'testdata')";
done# 備份表
#!/bin/bash
MYSQL_CMD='mysqldump -uroot $db'
for db in web1 web2
do${MYSQL_CMD} > ${db}_test.sql  # 備份表數據
done

示例3：批量創建系統賬號

#!/bin/bash
# 引入系統函數庫
. /etc/init.d/functionsusers_info_file=/etc/users
users_list_file=/tmp/users[ ! -f $users_info_file ] && touch $users_info_fileexec < ${users_list_file}  # 重定向輸入
# 創建用戶并設置密碼
while read username
do# 生成隨機密碼（使用md5加密并截取）pass=$(echo "$user+$RANDOM" | md5sum | cut -c 3-11)# 添加用戶并設置密碼useradd $username &>/dev/null && chage -d 0 $username && \echo "$pass" | passwd --stdin $username &>/dev/null && \echo -e "username: $username \t password：$pass" >> $users_info_file# 根據返回值判斷用戶和密碼是否添加成功if [ $? -eq 0 ];thenaction "$username is ok" /bin/true  # 優雅顯示成功elseaction "$username is fail" /bin/false  # 優雅顯示失敗fi
doneecho "--------------------------"
cat $users_info_file  # 顯示創建的用戶信息

Linux 系統產生隨機數的6種方法

方法1：通過系統環境變量 RANDOM

echo "furongwang$RANDOM" | md5sum | cut -c 1-8  # 結合md5增強隨機性

方法2：通過openssl產生隨機數

openssl rand -base64 8    # 生成8位隨機Base64字符串
openssl rand -base64 20   # 生成20位隨機Base64字符串

方法3：通過date命令獲得隨機數

date +%s%N  # 輸出納秒時間戳

方法4：通過設備文件生成隨機數

head /dev/urandom | md5sum   # 使用隨機設備生成隨機數
head /dev/random | md5sum    # 使用高質量隨機設備

方法5：通過UUID生成隨機數

cat /proc/sys/kernel/random/uuid  # 讀取UUID
uuidgen                           # 生成UUID

方法6：使用expect附帶的mkpasswd命令

mkpasswd -l 20 -d 4 -c 4 -C 4 -s 4  # 生成符合復雜度要求的密碼

方法7：使用mktemp命令和sha1sum

mktemp -u | sha1sum  # 創建臨時文件路徑并計算哈希值

select 循環語句介紹及語法

select循環主要用于創建交互式菜單，其語法結構如下：

select 變量名 [ in 菜單取值列表 ]
do指令...
done

特點：

in 菜單取值列表可省略，省略時相當于使用 in "$@"
執行后會顯示數字序號菜單，等待用戶選擇
用戶輸入數字序號后執行相應循環體
默認提示符為#?，可通過PS3環境變量自定義
用戶選擇的序號保存在REPLY環境變量中
select是無限循環，需要顯式退出

select 循環語句案例

示例1：打印課程清單

#!/bin/bash
select course in mysql python linux
doecho $course  # 輸出選擇的課程
done

示例2：更改提示符并配合case使用

#!/bin/bash
PS3="選擇你的課程: "  # 自定義選擇提示符
select course in linux mysql python exit
doecho "你選擇了第 $REPLY 個條目。"  # REPLY保存用戶選擇的序號case $course inlinux)echo "linux xxx";;mysql)echo "mysql yyy";;python)echo "python zzz";;exit)exit  # 退出循環;;esacecho
done

示例3：兩個數計算器

#!/bin/bash
num1=10
num2=20
echo "There are two numbers $num2 and $num1."select method in 加法 減法 乘法 退出
docase $method in加法)echo $[num1 + num2]  # 加法運算;;減法)echo $[num2 - num1]  # 減法運算;;乘法)echo $[num1 * num2]  # 乘法運算;;退出)exit  # 退出程序;;*)echo "從1-4中選擇"  # 錯誤輸入提示;;esac
done

示例4：一鍵安裝mysql和httpd

#!/bin/bash
# 定義輸出顏色函數
function print () {if [ "$1" == "PASS" ];thenecho -e '\033[1;32mPASS\033[0;39m'    # 綠色elif [ "$1" == "FAIL" ];thenecho -e '\033[1;31mFAIL\033[0;39m'    # 紅色elif [ "$1" == "DONE" ];thenecho -e '\033[1;35mDONE\033[0;39m'    # 紫色elseecho "Usage: print PASS|FAIL|DONE"fi
}# 定義服務安裝函數
function InstallService () {case $1 inhttpd)echo -n "Start installing httpd..."{ yum install -y httpd                # 安裝httpdsystemctl enable httpd --now        # 設置開機啟動并立即啟動echo "Hello World" > /var/www/html/index.html  # 創建測試頁面} &>/dev/null  # 屏蔽輸出[ $? -eq 0 ] && print DONE || print FAIL  # 判斷執行結果;;mysql)echo -n "Start installing mysql..."{ yum install -y mariadb-server       # 安裝mariadbsystemctl enable mariadb --now      # 設置開機啟動并立即啟動} &>/dev/null  # 屏蔽輸出[ $? -eq 0 ] && print DONE || print FAIL  # 判斷執行結果;;esac
}# 主菜單
select app in "Install httpd" "Install mysql" "Exit"
docase $REPLY in1)InstallService httpd  # 安裝httpd;;2)InstallService mysql  # 安裝mysql;;3)exit  # 退出程序;;*)echo "從1-3中選擇。"  # 錯誤輸入提示;;esac
done