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Linux命令行下的数学运算

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。

作者:Sandra Henry-stocker来源:Linux中国|2018-05-15 08:40

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Linux命令行下的数学运算

有几个有趣的命令可以在 Linux 系统下做数学运算: exprfactorjotbc 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

  1. $ count=0
  2. $ count=`expr $count + 1`
  3. $ echo $count
  4. 1

完成简单运算

  1. $ expr 11 + 123
  2. 134
  3. $ expr 134 / 11
  4. 12
  5. $ expr 134 - 11
  6. 123
  7. $ expr 11 * 123
  8. expr: syntax error <== oops!
  9. $ expr 11 \* 123
  10. 1353
  11. $ expr 20 % 3
  12. 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:

  1. participants=11
  2. total=156
  3. share=`expr $total / $participants`
  4. remaining=`expr $total - $participants \* $share`
  5. echo $share
  6. 14
  7. echo $remaining
  8. 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。

  1. $ expr 11 = 11
  2. 1
  3. $ expr 11 = 12
  4. 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

  1. $ age=11
  2. $ expr $age = 11
  3. 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。

  1. $ expr "11" = "11"
  2. 1
  3. $ expr "eleven" = "11"
  4. 0

在本例中,我们判断 10 是否大于 5,以及是否大于 99。

  1. $ expr 10 \> 5
  2. 1
  3. $ expr 10 \> 99
  4. 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。

  1. #!/bin/bash
  2.  
  3. echo -n "Cost to us> "
  4. read cost
  5. echo -n "Price we're asking> "
  6. read price
  7.  
  8. if [ `expr $price \> $cost` ]; then
  9. echo "We make money"
  10. else
  11. echo "Don't sell it"
  12. fi

下面,我们运行这个脚本:

  1. $ ./checkPrice
  2. Cost to us> 11.50
  3. Price we're asking> 6
  4. 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:

  1. #!/bin/bash
  2.  
  3. echo -n "Cost to us> "
  4. read cost
  5. echo -n "Price we're asking> "
  6. read price
  7.  
  8. if [ `expr $price \> $cost` == 1 ]; then
  9. echo "We make money"
  10. else
  11. echo "Don't sell it"
  12. 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。

  1. $ factor 111
  2. 111: 3 37
  3. $ factor 134
  4. 134: 2 67
  5. $ factor 17894
  6. 17894: 2 23 389
  7. $ factor 1987
  8. 1987: 1987
  9.  

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。

  1. $ jot 8 10
  2. 10
  3. 11
  4. 12
  5. 13
  6. 14
  7. 15
  8. 16
  9. 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。

  1. $ jot 8 10 2
  2. 10
  3. 9
  4. 8
  5. 7
  6. 5
  7. 4
  8. 3
  9. 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。

  1. $ for i in `jot 7 17`; do echo April $i; done
  2. April 17
  3. April 18
  4. April 19
  5. April 20
  6. April 21
  7. April 22
  8. 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:

  1. $ echo "123.4+5/6-(7.89*1.234)" | bc
  2. 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。

  1. $ echo "sqrt(256)" | bc
  2. 16
  3. $ echo "s(90)" | bc -l
  4. .89399666360055789051

事实上,bc 甚至可以计算 pi。你需要指定需要的精度。

  1. $ echo "scale=5; 4*a(1)" | bc -l
  2. 3.14156
  3. $ echo "scale=10; 4*a(1)" | bc -l
  4. 3.1415926532
  5. $ echo "scale=20; 4*a(1)" | bc -l
  6. 3.14159265358979323844
  7. $ echo "scale=40; 4*a(1)" | bc -l
  8. 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。

  1. $ bc
  2. bc 1.06.95
  3. Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000, 2004, 2006 Free Software Foundation, Inc.
  4. This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
  5. For details type `warranty'.
  6. scale=2
  7. 3/4
  8. .75
  9. 2/3
  10. .66
  11. 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。

  1. $ bc
  2. bc 1.06.95
  3. Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000, 2004, 2006 Free Software Foundation, Inc.
  4. This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
  5. For details type `warranty'.
  6. obase=16
  7. 16 <=== entered
  8. 10 <=== response
  9. 256 <=== entered
  10. 100 <=== response
  11. 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:

  1. $ echo "ibase=16; F2" | bc
  2. 242
  3. $ echo "obase=16; 242" | bc
  4. 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。

  1. $ ((e=11))
  2. $ (( e = e + 7 ))
  3. $ echo $e
  4. 18
  5.  
  6. $ ((e--))
  7. $ echo $e
  8. 17
  9.  
  10. $ ((e=e**2))
  11. $ echo $e
  12. 289

允许使用的运算符包括:

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

你还可以使用逻辑运算符和布尔运算符:

  1. $ ((x=11)); ((y=7))
  2. $ if (( x > y )); then
  3. > echo "x > y"
  4. > fi
  5. x > y
  6.  
  7. $ ((x=11)); ((y=7)); ((z=3))
  8. $ if (( x > y )) >> (( y > z )); then
  9. > echo "letters roll downhill"
  10. > fi
  11. letters roll downhill

或者如下方式:

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

下面计算 2 的 3 次幂:

  1. $ echo "2 ^ 3"
  2. 2 ^ 3
  3. $ echo "2 ^ 3" | bc
  4. 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。

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