关于Linux命令行下的数学运算示例详解

PHP小丑

在Linux中直接使用数学运算符进行数学运算往往得不到我们想要的计算结果。要在Shell中进行数学运算，我们需要借助点小手段。下面这篇文章主要给大家介绍了关于Linux命令行下的数学运算的相关资料，需要的朋友可以参考下
前言
有几个有趣的命令可以在 Linux 系统下做数学运算： expr 、 factor 、 jot 和 bc 命令。
可以在 Linux 命令行下做数学运算吗？当然可以！事实上，有不少命令可以轻松完成这些操作，其中一些甚至让你大吃一惊。让我们来学习这些有用的数学运算命令或命令语法吧。
expr
首先，对于在命令行使用命令进行数学运算，可能最容易想到、最常用的命令就是 expr （ 表达式 expression 。它可以完成四则运算，也可以用于比较大小。下面是几个例子：
变量递增

$ count=0
$ count=`expr $count + 1`
$ echo $count
1

完成简单运算

$ expr 11 + 123
134
$ expr 134 / 11
12
$ expr 134 - 11
123
$ expr 11 * 123
expr: syntax error <== oops!
$ expr 11 \* 123
1353
$ expr 20 % 3
2

注意，你需要在 * 运算符之前增加 \ 符号，避免语法错误。 % 运算符用于取余运算。
下面是一个稍微复杂的例子：

participants=11
total=156
share=`expr $total / $participants`
remaining=`expr $total - $participants \* $share`
echo $share
14
echo $remaining
2

假设某个活动中有 11 位参与者，需要颁发的奖项总数为 156，那么平均每个参与者获得 14 项奖项，额外剩余 2 个奖项。
比较
下面让我们看一下比较的操作。从第一印象来看，语句看似有些怪异；这里并不是 设置 数值，而是进行数字比较。在本例中 expr 判断表达式是否为真：如果结果是 1，那么表达式为真；反之，表达式为假。

$ expr 11 = 11
1
$ expr 11 = 12
0

请读作“11 是否等于 11？”及“11 是否等于 12？”，你很快就会习惯这种写法。当然，我们不会在命令行上执行上述比较，可能的比较是 $age 是否等于 11 。

$ age=11
$ expr $age = 11
1

如果将数字放到引号中间，那么你将进行字符串比较，而不是数值比较。

$ expr "11" = "11"
1
$ expr "eleven" = "11"
0

在本例中，我们判断 10 是否大于 5，以及是否大于 99。

$ expr 10 \> 5
1
$ expr 10 \> 99
0

的确，返回 1 和 0 分别代表比较的结果为真和假，我们一般预期在 Linux 上得到这个结果。在下面的例子中，按照上述逻辑使用 expr 并不正确，因为 if 的工作原理刚好相反，即 0 代表真。

#!/bin/bash
 
echo -n "Cost to us> "
read cost
echo -n "Price we're asking> "
read price
 
if [ `expr $price \> $cost` ]; then
 echo "We make money"
else
 echo "Don't sell it"
fi

下面，我们运行这个脚本：

$ ./checkPrice
Cost to us> 11.50
Price we're asking> 6
We make money

这显然与我们预期不符！我们稍微修改一下，以便使其按我们预期工作：

#!/bin/bash
 
echo -n "Cost to us> "
read cost
echo -n "Price we're asking> "
read price
 
if [ `expr $price \> $cost` == 1 ]; then
 echo "We make money"
else
 echo "Don't sell it"
fi

factor
factor 命令的功能基本与你预期相符。你给出一个数字，该命令会给出对应数字的因子。

$ factor 111
111: 3 37
$ factor 134
134: 2 67
$ factor 17894
17894: 2 23 389
$ factor 1987
1987: 1987

注： factor 命令对于最后一个数字没有返回更多因子，这是因为 1987 是一个 质数 。
jot
jot 命令可以创建一系列数字。给定数字总数及起始数字即可。

$ jot 8 10
10
11
12
13
14
15
16
17

你也可以用如下方式使用 jot ，这里我们要求递减至数字 2。

$ jot 8 10 2
10
9
8
7
5
4
3
2

jot 可以帮你构造一系列数字组成的列表，该列表可以用于其它任务。

$ for i in `jot 7 17`; do echo April $i; done
April 17
April 18
April 19
April 20
April 21
April 22
April 23

bc
bc 基本上是命令行数学运算最佳工具之一。输入你想执行的运算，使用管道发送至该命令即可：

$ echo "123.4+5/6-(7.89*1.234)" | bc
113.664

可见 bc 并没有忽略精度，而且输入的字符串也相当直截了当。它还可以进行大小比较、处理布尔值、计算平方根、正弦、余弦和正切等。

$ echo "sqrt(256)" | bc
16
$ echo "s(90)" | bc -l
.89399666360055789051

事实上， bc 甚至可以计算 pi。你需要指定需要的精度。

$ echo "scale=5; 4*a(1)" | bc -l
3.14156
$ echo "scale=10; 4*a(1)" | bc -l
3.1415926532
$ echo "scale=20; 4*a(1)" | bc -l
3.14159265358979323844
$ echo "scale=40; 4*a(1)" | bc -l
3.1415926535897932384626433832795028841968

除了通过管道接收数据并返回结果， bc 还可以交互式运行，输入你想执行的运算即可。本例中提到的 scale 设置可以指定有效数字的个数。

$ bc
bc 1.06.95
Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000, 2004, 2006 Free Software Foundation, Inc.
This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
For details type `warranty'.
scale=2
3/4
.75
2/3
.66
quit

你还可以使用 bc 完成数字进制转换。 obase 用于设置输出的数字进制。

$ bc
bc 1.06.95
Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000, 2004, 2006 Free Software Foundation, Inc.
This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
For details type `warranty'.
obase=16
16  <=== entered
10  <=== response
256  <=== entered
100  <=== response
quit

按如下方式使用 bc 也是完成十六进制与十进制转换的最简单方式之一：

$ echo "ibase=16; F2" | bc
242
$ echo "obase=16; 242" | bc
F2

在上面第一个例子中，我们将输入进制（ ibase ）设置为十六进制（ hex ），完成十六进制到为十进制的转换。在第二个例子中，我们执行相反的操作，即将输出进制（ obase ）设置为十六进制。
简单的 bash 数学运算
通过使用双括号，我们可以在 bash 中完成简单的数学运算。在下面的例子中，我们创建一个变量，为变量赋值，然后依次执行加法、自减和平方。

$ ((e=11))
$ (( e = e + 7 ))
$ echo $e
18
 
$ ((e--))
$ echo $e
17
 
$ ((e=e**2))
$ echo $e
289

允许使用的运算符包括：

+ -   加法及减法
++ --   自增与自减
* / %   乘法、除法及求余数
^     指数运算

你还可以使用逻辑运算符和布尔运算符：

$ ((x=11)); ((y=7))
$ if (( x > y )); then
> echo "x > y"
> fi
x > y
 
$ ((x=11)); ((y=7)); ((z=3))
$ if (( x > y )) >> (( y > z )); then
> echo "letters roll downhill"
> fi
letters roll downhill

或者如下方式：

$ if [ x > y ] << [ y > z ]; then echo "letters roll downhill"; fi
letters roll downhill

下面计算 2 的 3 次幂：

$ echo "2 ^ 3"
2 ^ 3
$ echo "2 ^ 3" | bc
8

总结
在 Linux 系统中，有很多不同的命令行工具可以完成数字运算。希望你在读完本文之后，能掌握一两个新工具。
好了，以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对CodeAE代码之家的支持。
原文链接：https://linux.cn/article-9642-1.html