08-Shell计算命令

1.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.

1.1 计算语法

expr 算术运算符表达式
# 例如: expr 1 + 1  返回: 2
# 例如: expr \( 10 + 10 \) \* 2 + 100 返回:140

• 括号需要添加转义符号
• 乘号需要转义

获取计算结果赋值给新变量语法

result=`expr 算术运算符表达式`
# 例如: result=`expr 1 + 1`  输出result得到结果: 2

1.2 字符串语法

计算字符串的长度语法

expr length 字符串
# 例如: expr length "ixxxxxma"  返回: 7

截取字符串语法

expr substr 字符串 start end
# 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
# 例如 expr substr "icernewer" 1 2  返回: it

获取第一个字符在字符串中出现的位置语法

expr index 被查找字符串  需要查找的字符
# 例如 expr index "icernewer" c  会返回: 2

正则表达式匹配1语法

expr match 字符串 正则表达式
# 正则表达式默认带有^ ,  代表以什么开头
# 返回值为符合匹配字符的长度, 否则返回为0
# 例如: expr match "ixxxxma" ".*m"  会返回: 6
# 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
# ".*m" 含义为匹配字符串中m前面的字符串长度

正则表表达式匹配2语法, 功能与语法1一样

expr 字符串 : 正则表达式
# 正则表达式默认带有^ ,  代表以什么开头
# 返回值为符合匹配字符的长度, 否则返回为0
# 例如: expr "itheima" : ".*m"  会返回: 6

1.3 演示

# 四则运算: ( 10 + 10 ) * 2 + 100
# 计算"itheima"字符串的长度
# 获取"itheima"字符串中"t"第一个字符在字符串中出现的位置
# 正则表达式match匹配查找itheima字符串中m前面任意字符的总长度

cal1.sh脚本文件代码

#!/bin/bash
# 四则运算
result=`expr \( 10 + 10 \) \* 2 + 100`
echo "(10+10)*2+100=${result}"

# 计算字符串的长度
echo "itheima字符串长度=`expr length "itheima"`"

# 获取第一个字符在字符串中出现的位置
echo "itheima字符串中第一个t的位置=`expr index "itheima" t`"

# 正则表达式匹配1
echo "正则表达式match匹配查找itheima字符串中m前面任意字符的总长度=`expr match "itheima" ".*m"`"

# 正则表达式匹配2
echo "正则表达式匹配查找itheima字符串中m前面任意字符的总长度=`expr "itheima" : ".*m"`"

2. (())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。

((表达式))

运算操作符/运算命令	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))

2.1 实例

calculatej2.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

3. 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

3.1 语法

let 赋值表达式

注意

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。

3.2 实例

calculate3.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}"

4. $[]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

4.1 语法

$[表达式]

1. $[] 会对表达式进行计算，并取得计算结果

2. 表达式内部不可以赋值给变量

4.2 实例

#!/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]"

5. 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

5.1 bc 语法

bc [option] [参数]

option

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

quit 退出bc

参数

参数存放的就是文件,在进行大量运算的时候,可以将运算命令放到一个文件中,方便进行大量的运算

# 创建一个保存表达式的文件
touch tast.txt

# 内容,一行一个表达式
108*67+12345
58+2007*11

# 使用bc执行该文件
bc -q tast.txt

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

• ibase - input base
• obase - output base

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。

bc -ql:启动bc之后,可以使用内置函数

5.2 bc 互动式运算

互动式计算 - 给一个表达式,计算机给返回一个结果

5.3 bc shell中非互动式管道运算

在 Shell 脚本中，我们可以借助管道使用 bc 计算器。

5.3.1 直接进行bc的表达式计算输出

echo 'expression' | bc [options]

"expression"表达式必须符合bc命令要求的公式

"expression"可以引用shell变量

例如:shell变量a=2,在表达式中引用变量:$a

5.3.2 计算实例

echo '1+1' | bc

echo '10/3' | bc

# 保留两位小数
echo 'scale=2;10/3' | bc // 3.33

# -l表示借助标准计算库中的函数
echo "e(2)" | bc -l

echo "obase=2;7" | bc -l

# 引用shell变量
a=2
echo "scale=2;b=$a+2;e(b)" | bc -l

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

5.3.3 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

a=2

b=$(echo "$a+5" | bc -l)

b=`echo "1+3" | bc`

5.4 bc 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, 更加清晰

5.4.1 语法

# 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
)

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

含义: 将EOF中间多行表达式输入给到bc去执行, j将bc执行的结果给到Shell变量var_name

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。

b = `bc -l << EOF
> 1+1
> 3+2
> EOF
>`

多个结果拼接为字符串之后赋值给变量