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: he
start 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(())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 ...
  1. 语法功能等价于((表达式))
  2. 多个表达式之间使用空格,不是”,“号
  3. 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
# 22135

bc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: