03 Linux shell 变量 数学 运算

Abstract : 

1)  Linux shell 中使用 let , [ ] ,(( )) 三种运算符操作 shell 变量进行简单的基本运算；
2）Linux shell 中使用 expr 与 bc 两个程序实现高级运算；

1, Linux shell 变量的基本运算

数值作为常规变量直接赋值给变量，并且以字符串形式保存。

1.1 let 命令可以用于直接执行基本操作：
        当我使用 let 的时候，我们不使用 $ 符号引用变量。

no1=7;
no2=8;

echo "------------ let command -------------"
let no1++;
let no2--;
let no1+=3;
let no2-=5;
let result=no1+no2;
printf "let result=%d\n" $result;

1.2 " [ ] "运算符跟 let 命令很相似：

"[ ]" 运算符里面可以使用 $ 符号引用变量，同时支持变量名与运算符之间不带空格。

echo "----------------- [] operator ----------------"
printf "no1:%d no2:%d \n" $no1 $no2;
result1=$[ no1 + no2 ];
printf "result1 = %d \n" $result1;
result2=$[no1+no2 + 7];
printf "result2 = %d \n" $result2;
result3=$[ $no1+$no2+5 ];
printf "result3 = %d \n" $result3;
no2=$[ no2 + 1 ];
printf "no1 = %d no2 = %d \n" $no1 $no2;

1.3 " (( )) " 运算符跟 " [ ] " 运算符一样：

同样支持使用 $ 符号引用变量进行基本运算，同时支持变量名与运算符之间不带空格。

echo "----------------- (( )) operator --------------"
printf "no1: %d no2: %d \n" $no1 $no2;
result1=$(( no1 + no2 ));
printf "result1 = %d \n" $result1;
result2=$((no1+no2+3));
printf "result2 = %d \n" $result2;
result3=$(( $no1+$no2 + 5))
printf "result3 = %d \n" $result3;

1.4 "expr" 命令同样可以用于变量的基本运算：

"expr" 命令同样支持 $ 符号引用变量进行基本运算，但是变量与运算符之间必须使用空格作为分隔符；
在使用 "expr" 命令对变量进行运算后，整个表达式必须使用 " · expression · " 的模式赋值给变量，即包含在 " ` " 符里面，
并且等效于 " $( expression ) " 模式。

echo "---------------- expr command ---------------"
printf "no1: %d no2: %d \n" $no1 $no2;
result1=`expr 3 + 4`;
printf "result1 = %d \n" $result1;
result2=`expr $no1 + 4`;
printf "result2 = %d \n" $result2;
result3=`expr $no1 + $no2`;
printf "result3 = %d \n" $result3;
result4=`expr $no1+$no2`;
printf "result4 = %d \n" $result4;
result5=$(expr $no1 + 3);
printf "result5 = %d \n" $result5;
result6=$(expr $no1+4);
printf "result6 = %d \n" $result6;
result7=$(expr $no1+$no2);
printf "result7 = %d \n" $result7;

由上图实验结果所示，" expr " 命令的表达式中，变量与运算符之间必须使用空格作为分隔符，
有一点我没搞明白的就是为什么42行的表达式已经错了，为什么在43行才报错。
" expr " 还支持许多运算表达式，大家在终端打个 expr --help 命令看看吧，o(∩_∩)o 哈哈。。。

上面所述的四种shell中执行变量运算的方式中不支持浮点运算！

2, Linux shell 中使用 bc 命令实现高级数学运算：

bc 命令使用 标准输入 stdin 作为输入；
bc 是一个支持精确的浮点运算的高级计算器；
bc 拥有相当多的输入选项，并且支持数学函数调用；
执行 bc --help 自行查看 bc 所支持的输入选项；

2.1 bc 命令使用标准输入 stdin 作为输入，并且支持浮点运算：

echo "----------------- bc command ----------------"
echo "4 * 0.56" | bc;
no=48;
result1=`echo "$no * 1.5" | bc`;
echo "result1 = $result1";

2.2 bc 命令支持运算精度设置：

通过附加参数可以给 bc 指定运算精度；
附加参数使用分号 " ; " 作为分隔符；

result2=`echo "scale=9;$no / 3;" | bc`;
echo "result2 = $result2";

实验结果所示，使用分号 " ; " 加入附加参数 scale ，指定精度为 9 位小数；

2.3 使用 bc 进行数值的记数进制间转换：

通过 ibase=value 作为附加参数，指定输入变量的记数进制；
通过 obase=value 作为附加参数，指定输出变量的记数进制；

no=100;
echo "echo \"obase=2;ibase=10;$no\" | bc = `echo "obase=2;ibase=10;$no" | bc`";
no=1000;
echo "echo \"scale=5;obase=10;ibase=2;$no/3\" | bc = `echo "scale=5;obase=10;ibase=2;$no/3" | bc`";

2.4 使用 bc 调用数学公式进行高级数学运算：

" sqrt(value) " 执行 value 的开方运算；
" value^index " 执行 value 的幂运算；

echo "sqrt(100) = `echo "sqrt(100)" | bc`";
echo "sqrt(100) = $(echo "sqrt(100)" | bc)";
echo "10^3 = `echo "10^3" | bc`";
echo "10^3 = $(echo "10^3" | bc)";