Linux 命令行下的數學運算

可以在 Linux 命令行下做數學運算嗎？當然可以！事實上，有不少命令可以輕鬆完成這些操作，其中一些甚至讓你大吃一驚。讓我們來學習這些有用的數學運算命令或命令語法吧。

expr

首先，對於在命令行使用命令進行數學運算，可能最容易想到、最常用的命令就是 expr （ 表達式 expression 。它可以完成四則運算，也可以用於比較大小。下面是幾個例子：

變數遞增

$ count=0
$ count=`expr $count + 1`
$ echo $count
1

完成簡單運算

$ expr 11 + 123
134
$ expr 134 / 11
12
$ expr 134 - 11
123
$ expr 11 * 123
expr: syntax error      <== oops!
$ expr 11 * 123
1353
$ expr 20 % 3
2

注意，你需要在 * 運算符之前增加 符號，避免語法錯誤（註：* 是 bash 的通配符，因此需要用 轉義，下面的 > 也是由於是 bash 的管道符而需要轉義）。% 運算符用於取余運算。

下面是一個稍微複雜的例子：

participants=11
total=156
share=`expr $total / $participants`
remaining=`expr $total - $participants * $share`
echo $share
14
echo $remaining
2

假設某個活動中有 11 位參與者，需要頒發的獎項總數為 156，那麼平均每個參與者獲得 14 項獎項，額外剩餘 2 個獎項。

比較

下面讓我們看一下比較的操作。從第一印象來看，語句看似有些怪異；這裡並不是設置數值，而是進行數字比較。在本例中 expr 判斷表達式是否為真：如果結果是 1，那麼表達式為真；反之，表達式為假。

$ expr 11 = 11
1
$ expr 11 = 12
0

請讀作「11 是否等於 11？」及「11 是否等於 12？」，你很快就會習慣這種寫法。當然，我們不會在命令行上執行上述比較，可能的比較是 $age 是否等於 11。

$ age=11
$ expr $age = 11
1

在本例中，我們判斷 10 是否大於 5，以及是否大於 99。

$ expr 10 > 5
1
$ expr 10 > 99
0

的確，返回 1 和 0 分別代表比較的結果為真和假，我們一般預期在 Linux 上得到這個結果。在下面的例子中，按照上述邏輯使用 expr 並不正確，因為 if 的工作原理剛好相反，即 0 代表真。

#!/bin/bash

echo -n "Cost to us> "
read cost
echo -n "Price we're asking> "
read price

if [ `expr $price > $cost` ]; then
 echo "We make money"
else
 echo "Don't sell it"
fi

下面，我們運行這個腳本：

$ ./checkPrice
Cost to us> 11.50
Price we're asking> 6
We make money

這顯然與我們預期不符！我們稍微修改一下，以便使其按我們預期工作：

#!/bin/bash

echo -n "Cost to us> "
read cost
echo -n "Price we're asking> "
read price

if [ `expr $price > $cost` == 1 ]; then
 echo "We make money"
else
 echo "Don't sell it"
fi

factor

factor 命令的功能基本與你預期相符。你給出一個數字，該命令會給出對應數字的因子。

$ factor 111
111: 3 37
$ factor 134
134: 2 67
$ factor 17894
17894: 2 23 389
$ factor 1987
1987: 1987

註：factor 命令對於最後一個數字沒有返回更多因子，這是因為 1987 是一個質數。

jot

jot 命令可以創建一系列數字。給定數字總數及起始數字即可。

$ jot 8 10
10
11
12
13
14
15
16
17

你也可以用如下方式使用 jot，這裡我們要求遞減至數字 2。

$ jot 8 10 2
10
9
8
7
5
4
3
2

jot 可以幫你構造一系列數字組成的列表，該列表可以用於其它任務。

$ for i in `jot 7 17`; do echo April $i; done
April 17
April 18
April 19
April 20
April 21
April 22
April 23

bc

bc 基本上是命令行數學運算最佳工具之一。輸入你想執行的運算，使用管道發送至該命令即可：

$ echo "123.4+5/6-(7.89*1.234)" | bc
113.664

可見 bc 並沒有忽略精度，而且輸入的字元串也相當直截了當。它還可以進行大小比較、處理布爾值、計算平方根、正弦、餘弦和正切等。

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

事實上，bc 甚至可以計算 pi。你需要指定需要的精度。

$ echo "scale=5; 4*a(1)" | bc -l
3.14156
$ echo "scale=10; 4*a(1)" | bc -l
3.1415926532
$ echo "scale=20; 4*a(1)" | bc -l
3.14159265358979323844
$ echo "scale=40; 4*a(1)" | bc -l
3.1415926535897932384626433832795028841968

除了通過管道接收數據並返回結果，bc還可以互動式運行，輸入你想執行的運算即可。本例中提到的 scale 設置可以指定有效數字的個數。

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

你還可以使用 bc 完成數字進位轉換。obase 用於設置輸出的數字進位。

$ bc
bc 1.06.95
Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000, 2004, 2006 Free Software Foundation, Inc.
This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
For details type `warranty'.
obase=16
16      <=== entered
10      <=== response
256     <=== entered
100     <=== response
quit

按如下方式使用 bc 也是完成十六進位與十進位轉換的最簡單方式之一：

$ echo "ibase=16; F2" | bc
242
$ echo "obase=16; 242" | bc
F2

在上面第一個例子中，我們將輸入進位（ibase）設置為十六進位（hex），完成十六進位到為十進位的轉換。在第二個例子中，我們執行相反的操作，即將輸出進位（obase）設置為十六進位。

簡單的 bash 數學運算

通過使用雙括弧，我們可以在 bash 中完成簡單的數學運算。在下面的例子中，我們創建一個變數，為變數賦值，然後依次執行加法、自減和平方。

$ (( e = 11 ))
$ (( e = e + 7 ))
$ echo $e
18

$ (( e-- ))
$ echo $e
17

$ (( e = e ** 2 ))
$ echo $e
289

允許使用的運算符包括：

+ -     加法及減法
++ --   自增與自減
* / %   乘法、除法及求餘數
**      指數運算（bash 中）
^       指數運算（bc 中）

你還可以使用邏輯運算符和布爾運算符：

$ ((x=11)); ((y=7))
$ if (( x > y )); then
> echo "x > y"
> fi
x > y

$ ((x=11)); ((y=7)); ((z=3))
$ if (( x > y )) >> (( y > z )); then
> echo "letters roll downhill"
> fi
letters roll downhill

或者如下方式：

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

下面計算 2 的 3 次冪：

$ echo "2 ^ 3"
2 ^ 3
$ echo "2 ^ 3" | bc
8

總結

在 Linux 系統中，有很多不同的命令行工具可以完成數字運算。希望你在讀完本文之後，能掌握一兩個新工具。

感謝 @no1xsyzy 提出的修改意見。

via: https://www.networkworld.com/article/3268964/linux/how-to-do-math-on-the-linux-command-line.html

作者：Sandra Henry-Stocker 選題：lujun9972 譯者：pinewall 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出

本文轉載來自 Linux 中國: https://github.com/Linux-CN/archive