Shell数学计算（算术运算，加减乘除运算）

声明：本篇博客的学习途径主要为以下网站和课堂讲解，发博客目的仅为学习使用,在该博客的基础上做了一定程序的简略和修改。
参考博客 :
原文链接：http://c.biancheng.net/shell/

Shell数学计算

Shell数学计算
数学计算命令
- 对整数进行数学运算: (()) / let / $[] /expr
- - Shell (())
  - Shell let命令
- bc命令：一款数学计算器
- - 在 Shell 中使用 bc 计算器

Shell数学计算

默认情况下，Shell 不会直接进行算术运算，而是把+两边的数据（数值或者变量）当做字符串，把+当做字符串连接符，最终的结果是把两个字符串拼接在一起形成一个新的字符串。

在 Bash Shell 中，如果不特别指明，每一个变量的值都是字符串，无论你给变量赋值时有没有使用引号，值都会以字符串的形式存储。

【典型反面案例】

[c.biancheng.net]$ echo 2+8
2+8
[c.biancheng.net]$ a=23
[c.biancheng.net]$ b=$a+55
[c.biancheng.net]$ echo $b
23+55
[c.biancheng.net]$ b=90
[c.biancheng.net]$ c=$a+$b
[c.biancheng.net]$ echo $c
23+90

数学计算命令

运算操作符/运算命令	说明
(( ))	用于整数运算，效率很高，推荐使用。
let	用于整数运算，和 (()) 类似。
$[]	用于整数运算，不如 (()) 灵活。
expr	可用于整数运算，也可以处理字符串。比较麻烦，需要注意各种细节，不推荐使用。
bc	Linux下的一个计算器程序，可以处理整数和小数。Shell 本身只支持整数运算，想计算小数就得使用 bc 这个外部的计算器。
declare -i	将变量定义为整数，然后再进行数学运算时就不会被当做字符串了。功能有限，仅支持最基本的数学运算（加减乘除和取余），不支持逻辑运算、自增自减等，所以在实际开发中很少使用。

对整数进行数学运算: (()) / let / $[] /expr

Shell (())

(( )) 只能进行整数运算，不能对小数（浮点数）或者字符串进行运算。

((表达式))

表达式可以只有一个，也可以有多个，多个表达式之间以逗号,分隔。
对于多个表达式的情况，以最后一个表达式的值作为整个 (( )) 命令的执行结果。

可以使用$获取 (( )) 命令的结果，这和使用$获得变量值是类似的。

常见写法

((a=10+66))
a=$((10+66)
((a>7 && b==c))
echo $((a+10))
((a=3+5, b=a+10))

【注意】：在 (( )) 中使用变量无需加上$前缀，(( )) 会自动解析变量名

【举例】

[c.biancheng.net]$ echo $((1+1))
2
[c.biancheng.net]$ echo $((6-3))
3
[c.biancheng.net]$ i=5
[c.biancheng.net]$ ((i=i*2))  #可以简写为 ((i*=2))。
[c.biancheng.net]$ echo $i   #使用 echo 输出变量结果时要加 $。
10

【举例2】

[c.biancheng.net]$ ((a=1+2**3-4%3)) #  **是求乘方运算符 这里是2^3
[c.biancheng.net]$ echo $a
8
[c.biancheng.net]$ b=$((1+2**3-4%3)) #运算后将结果赋值给变量，变量放在了括号的外面。
[c.biancheng.net]$ echo $b
8
[c.biancheng.net]$ echo $((1+2**3-4%3)) #也可以直接将表达式的结果输出，注意不要丢掉 $ 符号。
8
[c.biancheng.net]$ a=$((100*(100+1)/2)) #利用公式计算1+2+3+...+100的和。
[c.biancheng.net]$ echo $a
5050
[c.biancheng.net]$ echo $((100*(100+1)/2)) #也可以直接输出表达式的结果。
5050

【举例3】利用 (( )) 进行逻辑运算。

[c.biancheng.net]$ echo $((3<8))  #3<8 的结果是成立的，因此，输出了 1，1 表示真
1
[c.biancheng.net]$ echo $((8<3))  #8<3 的结果是不成立的，因此，输出了 0，0 表示假。
0
[c.biancheng.net]$ echo $((8==8)) #判断是否相等。
1
[c.biancheng.net]$ if ((8>7&&5==5))
> then
> echo yes
> fi
yes

【实例4】利用 (( )) 进行自增（++）和自减（–）运算。

[c.biancheng.net]$ a=10
[c.biancheng.net]$ echo $((a++))  #如果++在a的后面，那么在输出整个表达式时，会输出a的值,因为a为10，所以表达式的值为10。
10
[c.biancheng.net]$ echo $a #执行上面的表达式后，因为有a++，因此a会自增1，因此输出a的值为11。
11
[c.biancheng.net]$ a=11
[c.biancheng.net]$ echo $((a--)) #如果--在a的后面，那么在输出整个表达式时，会输出a的值，因为a为11，所以表达式的值的为11。
11
[c.biancheng.net]$ echo $a #执行上面的表达式后，因为有a--，因此a会自动减1，因此a为10。
10
[c.biancheng.net]$ a=10
[c.biancheng.net]$ echo $((--a))  #如果--在a的前面，那么在输出整个表达式时，先进行自增或自减计算，因为a为10，且要自减，所以表达式的值为9。
9
[c.biancheng.net]$ echo $a #执行上面的表达式后，a自减1,因此a为9。
9
[c.biancheng.net]$ echo $((++a))  #如果++在a的前面，输出整个表达式时，先进行自增或自减计算，因为a为9，且要自增1，所以输出10。
10
[c.biancheng.net]$ echo $a  #执行上面的表达式后，a自增1,因此a为10。
10

【实例5】利用 (( )) 同时对多个表达式进行计算。

[c.biancheng.net]$ ((a=3+5, b=a+10))  #先计算第一个表达式，再计算第二个表达式
[c.biancheng.net]$ echo $a $b
8 18
[c.biancheng.net]$ c=$((4+8, a+b))  #以最后一个表达式的结果作为整个(())命令的执行结果
[c.biancheng.net]$ echo $c
26

Shell let命令

【结论】多用(())，少用let和$[]
【注意】：和双小括号 (( )) 一样，let 命令也只能进行整数运算，不能对小数（浮点数）或者字符串进行运算。

let 表达式
let "表达式"
let '表达式'
等价于
((表达式))

【区别】

let 命令以空格来分隔多个表达式；
(( )) 以逗号,来分隔多个表达式。

【经典let错误】

[c.biancheng.net]$ a=10 b=20
[c.biancheng.net]$ echo $((a+b))
30
[c.biancheng.net]$ echo let a+b  #错误，echo会把 let a+b作为一个字符串输出
let a+b
[c.biancheng.net]$ echo let sum=a+b
let sum=a+b

【let举例】

[c.biancheng.net]$ a=10 b=35
[c.biancheng.net]$ let a+=6 c=a+b  #多个表达式以空格为分隔
[c.biancheng.net]$ echo $a $c
16 51

bc命令：一款数学计算器

Linux bc 命令可以很方便的进行浮点运算，当然整数运算也不再话下。

在终端输入bc命令，然后回车即可进入 bc 进行交互式的数学计算。在 Shell 编程中，我们也可以通过管道和输入重定向来使用 bc。

例如你不想输入 bc 命令后显示一堆没用的信息，那么可以输入bc -q：

内置变量内置变量内置变量

变量名	作用
scale	指定精度，也即小数点后的位数；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 .	表示最近打印的数字

【实例1】scale 变量用法举例：
精度=3 精度=10

【实例2】ibase 和 obase 变量用法举例：
【注意】obase 要尽量放在 ibase 前面，因为 ibase 设置后，后面的数字都是以 ibase 的进制来换算的

内置函数内置函数内置函数

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。

要想使用这些数学函数，在输入 bc 命令时需要使用-l选项，表示启用数学库。

在一行中使用多个表达式在一行中使用多个表达式在一行中使用多个表达式
只要用分号;隔开就行

在 Shell 中使用 bc 计算器

在 Shell 脚本中，我们可以借助管道或者输入重定向来使用 bc 计算器。

借助管道使用 b c 计算器借助管道使用 bc 计算器借助管道使用bc计算器

管道是 Linux 进程间的一种通信机制，它可以将前一个命令（进程）的输出作为下一个命令（进程）的输入，两个命令之间使用竖线|分隔。
通常情况下，一个命令从终端获得用户输入的内容，如果让它从其他地方（比如文件）获得输入，那么就需要重定向。

直接输出 bc 的计算结果：

echo "expression" | bc

将 bc 的计算结果赋值给 Shell 变量：

variable=$(echo "expression" | bc)

【举例1】

[c.biancheng.net]$ echo "3*8"|bc
24
[c.biancheng.net]$ ret=$(echo "4+9"|bc)
[c.biancheng.net]$ echo $ret
13

【实例2】使用 bc 中的变量：

[c.biancheng.net]$ echo "scale=4;3*8/7"|bc
3.4285
[c.biancheng.net]$ echo "scale=4;3*8/7;last*5"|bc
3.4285
17.1425

【实例3】使用 Shell 脚本中的变量：

[c.biancheng.net]$ x=4
[c.biancheng.net]$ echo "scale=5;n=$x+2;e(n)"|bc -l
403.42879

【实例4】进制转换：

#十进制转十六进制
[mozhiyan@localhost ~]$ m=31
[mozhiyan@localhost ~]$ n=$(echo "obase=16;$m"|bc)
[mozhiyan@localhost ~]$ echo $n
1F
#十六进制转十进制
[mozhiyan@localhost ~]$ m=1E
[mozhiyan@localhost ~]$ n=$(echo "obase=10;ibase=16;$m"|bc)
[mozhiyan@localhost ~]$ echo $n
30

借助输入重定向使用 b c 计算器借助输入重定向使用 bc 计算器借助输入重定向使用bc计算器

variable=$(bc << EOF
expressions
EOF
)

variable是 Shell 变量名
express是要计算的数学表达式（可以换行，和进入 bc 以后的书写形式一样）
EOF是数学表达式的开始和结束标识（你也可以换成其它的名字，比如 aaa、bbb 等）。
【举例】

[c.biancheng.net]$ m=1E
[c.biancheng.net]$ n=$(bc << EOF
> obase=10;
> ibase=16;
> print $m
> EOF
> )
[c.biancheng.net]$ echo $n
30