Shell脚本之六 数学计算

前面一节Shell篇之五 基本运算符介绍了常见的 Shell 算术运算符，这节介绍 Shell 的数学计算。Shell 和其它编程语言不同，Shell 不能直接进行算数运算，必须使用数学计算命令。

下面我们先来看一个反面的例子：

#!bin/bash

echo 2+8
a=23
b=$a+55
echo $b

b=90
c=$a+$b
echo $c

运行脚本：

$ ./tesh.sh
2+8
23+55

从上面的运算结果可以看出，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。

这是因为，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。

换句话说，Bash shell 在默认情况下不会区分变量类型，即使你将整数和小数赋值给变量，它们也会被视为字符串，这一点和大部分的编程语言不同。

一、数学计算命令

要想让数学计算发挥作用，必须使用数学计算命令，Shell 中常用的数学计算命令如下表所示。

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。

如果大家时间有限，只学习 (()) 和 bc 即可，不用学习其它的了：(()) 可以用于整数计算，bc 可以小数计算。

二、Shell (())

双小括号 (( )) 是 Shell 中专门用来进行整数运算的命令，它的效率很高，写法灵活，但只能进行整数运算，不能对小数（浮点数）或者字符串进行运算。

Shell (( )) 的用法

双小括号 (( )) 的语法格式为：

((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。

运算操作符/运算命令	说明
((a=10+66) ((b=a-15))	这种写法可以在计算完成后给变量赋值。以 ((b=a-15)) 为例，即将 a-15 的运算结果赋值给变量 c。
a=$((10+66) b=$((a-15))	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。
((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。

在 (( )) 中使用变量无需加上$前缀，(( )) 会自动解析变量名，这使得代码更加简洁，也符合程序员的书写习惯。

实例

用 (( )) 进行稍微复杂一些的综合算术运算：

#!/bin/bash

((a=1+2**3-4%3))
echo $a

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。
echo $b

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。

a=$((100*(100+1)/2)) #利用公式计算1+2+3+...+100的和。
echo $a

echo $((100*(100+1)/2)) #也可以直接输出表达式的结果。

运行脚本：

$ ./test.sh
8
8
8
5050
5050

三、Shell let命令

let 命令和双小括号 (( )) 的用法是类似的，它们都是用来对整数进行运算。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。

Shell let 的用法

Shell let 命令的语法格式为：

let 表达式
#或者
let "表达式"
#或者
let '表达式'

它们都等价于((表达式))。当表达式中含有 Shell 特殊字符（例如 |）时，需要用双引号" "或者单引号' '将表达式包围起来。

和 (( )) 类似，let 命令也支持一次性计算多个表达式，并且以最后一个表达式的值作为整个 let 命令的执行结果。但是，对于多个表达式之间的分隔符，let 和 (( )) 是有区别的：

• 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。

实例

let 后面可以跟多个表达式：

#!/bin/bash

a=10 b=35
let a+=6 c=a+b  #多个表达式以空格为分隔
echo $a $c

运行脚本：

$ ./test.sh
16 51

四、Shell $[]

[]相当于 let 命令，也是用来对整数进行运算。

Shell $[] 的用法

Shell $[] 命令的语法格式为：

$[表达式]

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。

实例

实例如下：

#!/bin/sh

i=10

i=$[i+10]
echo $i

i=$[i+100]
echo $i

运行脚本：

$ ./test.sh
20
120

五、Shell expr命令

expr 是一款表达式计算工具，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。

Shell expr 的用法

Shell expr 命令的语法格式为：

#或者 $(expr variable + variable)
`expr variable + variable`

表达式和运算符之间要有空格，例如 2+2 是不对的，必须写成 2 + 2，这与我们熟悉的大多数编程语言不一样。推荐用 $() 代替 ``。

实例

实例如下：

#!/bin/sh

i=10
echo $i

i=`expr $i + 10` #20
echo $i

i=`expr $i + 100` #120
echo $i

运行脚本：

$ ./test.sh
20
120

六、Linux bc命令

bc 是 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。

Linux bc 的用法

Linux bc 命令的语法格式为：

command "表达式" | bc

实例

实例如下：

#!/bin/sh

i=10
echo $i
j=3;
echo $j

m=`expr $i / $j`
echo $m

n=`echo "scale=9; $i / $j" | bc`
echo $n

运行脚本：

$ ./test.sh
3
3.333333333

注意：scale是指定精度，而且只有在除法的时候才有生效，其他都是安装原来都有几位就输出几位；bc支持除了位操作的所有运算。

参考：

Shell数学计算