Linux Shell基础篇四 - 计算命令
计算命令
expr命令
expr (evaluate expressions 的缩写)，译为“表达式求值”。Shell expr 是一个功能强大，并且比较复杂的命令，它除了可以实现整数计算，还可以结合一些选项对字符串进行处理，例如计算字符串长度、字符串比较、字符串匹配、字符串提取等。
求值表达式
算术运算符表达式
expr 1 + 1 # 返回: 2
expr \( 10 + 10 \) \* 2 + 100 # 返回:140获取计算结果赋值给新变量语法
result=`expr 1 + 1` # 输出result得到结果: 2下表列出了常用的算术运算符，假定变量 a 为 1，变量 b 为 2：
运算符 | 说明 | 举例 |
|---|---|---|
+ | 加法 | expr $a + $b 结果为 3 |
- | 减法 | expr $a - $b 结果为 -1 |
* | 乘法 | expr $a \* $b 结果为 2 |
/ | 除法 | expr $b / $a 结果为 2 |
% | 取余 | expr $b % $a 结果为 0 |
= | 赋值 | a=$b 将把变量 b 的值赋给 a |
四则运算中如果使用了()，需要转义
\( 1 + 1 \)
示例：operation.sh脚本代码
#!/bin/bash
a=1 b=2 # 声明变量a=1和b=2
echo "a=${a} b=${b}"
echo "a + b = `expr $a + $b`"
echo "a - b = `expr $a - $b`"
echo "a * b = `expr $a \* $b`"
echo "b / a = `expr $b / $a`"
echo "b % a = `expr $b % $a`"输出：
a=1 b=2
a + b = 3
a - b = -1
a * b = 2
b / a = 2
b % a = 0字符串语法
语法 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
expr length 字符串 | 计算字符串的长度 | expr length "helloworld" 返回: 10 |
expr substr 字符串 start end | 截取字符串 | expr substr "helloworld" 1 2 返回: hestart 截取字符串的起始位置，从1开始end 截取字符串的结束位置，包含这个位置截取 |
expr index 被查找字符串 需要查找的字符 | 获取第一个字符在字符串中出现的位置 | expr index "helloworld" l 返回: 3 |
expr match 字符串 正则表达式expr 字符串 : 正则表达式 | 正则表达式匹配，返回值为符合匹配字符的长度，否则返回为0 | expr match "helloworld" ".*o" 返回: 7正则表达式默认带有^, 代表以什么开头正则表达式通配符.代表任意一个字符正则表达式通配符*代表签名的字符可以出现0到多次“.*o“ 含义为匹配字符串中o前面的字符串长度，贪心匹配 |
(())命令
双小括号(( ))，用于进行数学运算表达式的执行 , 将数学运算表达式放在((和))之间。可以使用 获取 (( )) 表达式命令的结果，这和使用 获得变量值是一样的。
语法 | 说明 |
|---|---|
((a=1+6)) ((b=a-1)) ((c=a+b)) | 这种写法可以在计算完成后给变量赋值。以 ((b=a-1)) 为例，即将 a-1 的运算结果赋值给变量 c。 注意，使用变量时不用加$前缀，(( )) 会自动解析变量名。 |
a=$((1+6) b=$((a-1)) c=$((a+b)) | 可以在 (( )) 前面加上$符号获取 (( )) 命令的执行结果，也即获取整个表达式的值。以 c=$((a+b)) 为例，即将 a+b 这个表达式的运算结果赋值给变量 c。 注意，如果 c=((a+b)) 这样的写法是错误的，不加$就不能取得表达式的结果。 |
((a>7 && b==c)) | (( )) 也可以进行逻辑运算，在 if 语句中常会使用逻辑运算。 |
echo $((a+10)) | 需要立即输出表达式的运算结果时，可以在 (( )) 前面加$符号。 |
((a=3+5, b=a+10)) | 对多个表达式同时进行计算, 多表表达式使用”,”号隔开 |
注意: 符号之间有无空格都可以 , (( a = 1 + 6 )) 等价于 ((a=1+6))
示例：calculate.sh脚本代码
#!/bin/bash
# 计算1+6赋值给变量a
((a=1+6))
# 计算变量a-1赋值给变量b
((b=a-1))
# 计算变量a+变量b赋值给变量c
((c=a+b))
# 打印变量a,变量b, 变量c的值
echo "a=${a},b=${b},c=${c}"
# $赋值写法
a=$((1+6)) b=$((a-1)) c=$((a+b))
echo "a=${a},b=${b},c=${c}"
# (())多个表达式计算赋值
((a=1+6,b=a-1,c=a+b))
echo "a=${a},b=${b},c=${c}"
# echo输出直接使用(())
echo "1+6=$((1+6))"
# (()) 用于逻辑表达式 在if中使用
if ((a>7 && b==c))
then
echo "a>7 && b==c 成立"
else
echo "a>7 && b==c 不成立"
fi输出：
a=7,b=6,c=13
a=7,b=6,c=13
a=7,b=6,c=13
1+6=7
a>7 && b==c 不成立总结：
- 括号内赋值: ((变量名=整数表达式))
- 括号外赋值: 变量名=$((整数表达式))
- 多表达式赋值: ((变量名1=整数表达式1,变量名2=整数表达式2,…))
- 与if条件句配合使用: if ((整数表达式))
let命令
let 命令和双小括号 (( )) 在数字计算方面功能一样。但是没有(())功能强大，let只能用于赋值计算，不能直接输出，不可以条件判断一起使用。let主要用于赋值，是最简洁的整数运算赋值命令。
let 赋值表达式
# 计算赋值用法: let 变量名=整数运算表达式
# 多个表达式计算赋值用法: let 变量名1=整数运算表达式1 变量名2=整数运算表达式2 ...- 语法功能等价于
((表达式)) - 多个表达式之间使用空格，不是”
,“号 - 对于类似
let a+b这样的写法，Shell 虽然计算了 a+b 的值，但却将结果丢弃。如果echo let a+b会直接输出字符串a+b；若不想这样，可以使用let sum=a+b将 a+b 的结果保存在变量 sum 中。
示例：calculate2.sh脚本代码
#!/bin/bash
# 计算1+6赋值给变量a
let a=1+6
# 计算变量a-1赋值给变量b
let b=a-1
# 计算变量a+变量b赋值给变量c
let c=a+b
# 打印变量a,变量b, 变量c的值
echo "a=${a},b=${b},c=${c}"
# let多个表达式计算赋值
let a=1+6 b=a-1 c=a+b
echo "a=${a},b=${b},c=${c}"输出：
a=7,b=6,c=13
a=7,b=6,c=13$[]命令
和 (())、let 命令类似，$[] 也只能进行整数运算。但是只能对单个表达式的计算求值与输出。
$[表达式]
# $[] 会对`表达式`进行计算，并取得计算结果
# 表达式内部不可以赋值给变量示例：calculate3.sh脚本代码
#!/bin/bash
# 计算1+6赋值给变量a
a=$[1+6]
# 计算变量a-1赋值给变量b
b=$[a-1]
# 计算变量a+变量b赋值给变量c
c=$[a+b]
# 打印变量a,变量b, 变量c的值
echo "a=${a},b=${b},c=${c}"
# 直接输出
echo "$[1+6],$[7-1],$[7+6]"输出：
a=7,b=6,c=13
7,6,13四种计算命令对比
命令 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
expr | 可以直接输出。 | 计算表达式里面引用变量使用$，特殊字符需要转义，只能计算一个表达式。 |
(( )) | 直接输出，里面直接使用变量名，特殊字符不需要转义，多个表达式赋值。(直接求值输出推荐方式) | 需要获取值以后才可以输出。 |
let | 赋值简单，特殊字符不需要转义。(赋值推荐方式) | 不能直接输出。 |
$[ ] | 特殊字符不需要转义。 | 不能多表达式计算。 |
bc命令
Bash Shell内置了对整数运算的支持，但是并不支持浮点运算，而 linux bc (basic calculator)命令可以很方便的进行浮点运算。bc命令是Linux简单的计算器，能进行进制转换与计算。能转换的进制包括十六进制、十进制、八进制、二进制等。可以使用的运算符号包括(+)加法、(-)减法、(*)乘法、(/)除法、(^)指数、(%)余数等。
bc [options] [参数]选项options：
选项 | 说明 |
|---|---|
-h | help，帮助信息 |
-v | version，显示命令版本信息 |
-l | mathlib, 使用标准数学库，例如使用内置函数就需要使用这个参数 |
-i | interactive，强制交互 |
-w | warn，显示 POSIX 的警告信息 |
-s | standard，使用 POSIX 标准来处理 |
-q | quiet，不显示欢迎信息 |
默认使用bc命令后回车会有很多欢迎信息， 可以使用
bc -q回车后不会有欢迎信息
参数：指定包含计算任务的文件。
示例：创建task.txt文件，编辑文件内容(一个计算表达式一行)
108*67+12345
58+2007*11执行：
bc -q task.txt
# 19581
# 22135bc中互动式的数学运算
使用 bc -q 命令，回车即可, 直接进行计算器进行运算
内置变量：
变量名 | 作 用 |
|---|---|
scale | 指定精度，也即小数点后的位数, 对计算结果指定保留小数；默认为 0，也即不使用小数部分。 |
ibase | 指定输入的数字的进制，默认为十进制。 |
obase | 指定输出的数字的进制，默认为十进制。 |
last 或者 . | 获取最近计算打印结果的数字 |
内置数学函数：
函数名 | 作用 |
|---|---|
s(x) | 计算 x 的正弦值，x 是弧度值。 |
c(x) | 计算 x 的余弦值，x 是弧度值。 |
a(x) | 计算 x 的反正切值，返回弧度值。 |
l(x) | 计算 x 的自然对数。 |
e(x) | 求 e 的 x 次方。 |
j(n, x) | 贝塞尔函数，计算从 n 到 x 的阶数。 |
示例：
退出bc，使用
quit指令
shell中非互动式的管道运算
直接进行bc的表达式计算输出
echo "expression" | bc [options]
# "expression" 表达式必须复合bc命令要求的公式
# "expression" 表达式里面可以引用shell变量
# 例如: Shell变量a=2，在表达式里面引用的语法: $a将bc计算结果赋值给Shell变量
# 第一种方式
var_name=`echo "expression" | bc [options]`
# 第二种方式
var_name=$(echo "expression" | bc [options])$() 与 `` 功能一样, 都是执行里面的命令，区别：
- ``是所有linux系统支持的方式，兼容性较好，但是容易与引号产生混淆
- $()不是所有linux系统都支持的方式，兼容性较差，但是不容易产生混淆
示例：
引用shell变量进行计算
注意 b是bc中定义的新变量，与shell变量没有任何关系，所以不可以在shell中获取b变量
进制转换
shell中非互动式的输入重定向运算
将计算表达式输出给bc去执行，特点类似于文件中输入，可以输入多行表达式。如果有大量的数学计算，那么使用输入重定向就比较方便，因为数学表达式可以换行，写起来更加清晰。
# 第一种方式
var_name=`bc [options] << EOF
第一行表达式1
第二行表达式2
...
EOF
`
# 第二种方式
var_name=$(bc [options] << EOF
第一行表达式1
第二行表达式2
...
EOF
)含义: 将EOF中间多行表达式输入给到bc去执行，然后将bc执行的结果给到Shell变量var_name
var_name这是Shell变量的名字bc执行bc的命令EOF..EOF输入流的多行表达式
示例：
