04.Shell数值运算及处理

最新推荐文章于 2024-11-09 14:02:27 发布

lszloz

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分类专栏： Shell 文章标签： shell

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一、整数运算操作

基本运算类别
a.四则运算
    加法：num1+num2
    减法：num1-num2
    乘法：num1*num2
    整除：num1/num2
b.取余数运算
    求模：num1%num2

I. 计算工具

1.使用expr命令工具

    格式：expr 整数1 运算符 整数2 .. ..
    乘法操作应采用\*转义，避免被作为Shell通配符
    运算符和整数之间必须有空格
    整数值可以有变量提供，计算结果直接显示在屏幕上

类型	运算符	示例
加法	+	expr 43 + 21 ； expr $X + $Y
减法	-	expr 43 - 21 ； expr $X - $Y
乘法	\*	expr 43 \* 21 ； expr $X \* $Y
除法	/	expr 43 / 21 ； expr $X / $Y
取余数	%	expr 43 % 21 ； expr $X % $Y

示例：
$ X=48;Y=21
$ expr X + 12
expr: 非数值参数
$ expr $X + 100 - $Y \* 2 / 7    //混合运算，乘除优先
142
$ expr $X / $Y                  //除法，取整数
2
$ expr $X % $Y                  //除法，取余数
6
$ expr 12 * 13
expr: 语法错误

2.算式替换

使用$[]表达式或$(())表达式
格式：$[整数1 运算符 整数2 .. ..]
乘法操作无需转义，运算符两侧可以无空格，引用变量可省略$符号
计算结果替换表达式本身，结合echo命令才能显示到屏幕上

$ X=48;Y=21
$ echo $[X+100-Y*2/7]       //混合运算，乘除优先
142
$ echo $[X/Y]               //除法，取整数
2
$ echo $[X%Y]               //除法，取余数
6
$ echo $[10**3]             //$[]表达式还支持乘法运算
1000
$ echo $((X-21)),$((X*21))
27,1008

3.整数运算实例

   1）识别一个整数是奇数还是偶数
       取与2相除的余数，结果为0表示该整数为偶数，否则为奇数
   2）识别一个整数是否为7的倍数
       取与7相除的余数，结果为0表示该整数是7的倍数，否则不是

$ X=48;Y=21
$ echo $[X%2],$[Y%2]
0,1                 //X的值为偶数，Y的值为奇数
$ echo $[X%7],$[Y%7]
6,0                 //Y的值是7的倍数，X的值不是

4.整数变量的自增处理

1）自增表达式

    适用于更改单个变量的值
        先运算，将运算结果保存到这个变量
        后取值，以这个变量的新值作为整个表达式的值

运算类别	对应的表达式	应用示例
加法	i+=2或者i=i+2	echo $[i+=2]
减法	i-=2或者i=i-2	echo $[i-=2]
乘法	i=2或者i=i2	echo $[i*=2]
除法	i/=2或者i=i/2	echo $[i/=2]
求模	i%=2或者i=i%2	echo $[i%=2]

i+=1
    当变量自增/减的数量为1时
         数量1可以省略、+=可写成++、-=可写成
         比如，++i相当于i+=1、--i相当于i-=1

$ X=48;Y=21
$ echo $[++X],$[--Y]        //先保存运算结果，再取值
49,20
$ echo $X,$Y 
49,20

2）++i与i++的区别

a.运算符在前，++i或--i
        先运算，将运算结果保存到这个变量
        后取值，调用这个变量的新值
        $ X=48;echo $[++X],$X 
        49,49                   //先运算，后取值
b.运算符在后，i++或i--
        先取值，调用这个变量的旧值
            先取值，调用这个变量的旧值
            后运算，将运算结果保存到这个变量
        $ X=48;echo $[X++],$X 
        48,49                   //先取值，后运算

5.使用let命令操作变量

操作变量值运算，只运算，不输出结果，如有需要则保存新结果
         1）适用于不需要输出的情况，比如循环次数记录
         2）若要查看结果，可结合echo命令

$ X=48;Y=21
$ let X++,Y/3   //使X增加1，Y除以3，并存入新值
$ echo $X,$Y    //确认操作结果
49,7
$ i=42
$ let i++;echo $i
43
$ let i-=7;echo $i 
36
$ i = 12
$ expr $i + 1
13
$ echo $i
12

6.使用随机整数

1）环境变量RANDOM
在/bin/bash环境可直接使用
    	每次被调用时，随机生成0~32767之间的一个整数
    	结合echo命令可查看效果

$ echo $RANDOM 
24846
$ echo $RANDOM 
1296
$ echo $RANDOM,$RANDOM,$RANDOM
10224,8325,2530

2）扩大随机数范围
生成2个随机数，并计算相乘的结果
    	乘积结果的范围：0~32767*32767即0~1073676289
    	结合$[]表达式计算

$ echo $[RANDOM*RANDOM]
2240002
$ echo $[RANDOM*RANDOM]
128939216
$ echo $[RANDOM*RANDOM]
180268324

3）减小随机数范围
将随机数与指定的阀值相除，取余数
    	比如%1000,则求模结果的范围：0~999
    	结合$[]表达式计算

$ echo $[RANDOM%1000]
246
$ echo $[RANDOM%1000]
18
$ echo $[RANDOM%1000]
632

7.整数序列

1）使用seq命令；根据指定条件输出一组整数
    	默认从整数1开始；缺省的增量不长也是1
seq命令格式
   		seq 末数
    	seq 首数 末数
    	seq 首数 步长 末数
e.g.从1开始的一组整数
格式：seq 末数
    	默认的分隔符是换行(\n)
    	选项-s可用来自定义字符串作为分隔符

$ seq 4 //从1~4的整数序列，每行一个
1
2
3
4
$ seq -s' ' 10 //从1~10的整数序列，以两个空格分隔
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10

2）限定区间的一组整数
格式：seq 首数 末数
    	默认按整数值的实际位数显示
    	选项-w可以显示等宽效果，不足的数会添加前置0

$ seq 8 10      //从8~10的整数序列，不等宽
8
9
10
$ seq -w 8 10       //从8~10的整数序列，加前置0等宽
08
09
10

3）限定区间及步长
	格式：seq 首数 步长 末数

$ seq 10 20 50      //从10~50的整数序列，步长为20
10
30
50
$ seq -w -s ' ' 0 50 500    //从0~500的整数序列，步长为50

二、小数运算处理

1.数值运算的局限性

Bash内建机制仅支持整数值运算
expr命令、$[]表达式不支持有小数的运算

$ expr 123 + 45.678
expr:参数数目错误
$ echo $[3.14*2]
-bash:3.14*2:syntax error:invalid arithmetic operator (error token is ".14*2")

2.使用bc计算器

多数Linux系统默认安装此工具
        1）支持高精度的数值运算
        2）直接运行bc可进入交互式运算界面，quit退出
        3）设置scale=n可约束小数位

$ bc        //打开bc计算器程序
12.34*56.78 //提交表达式
700.66
scale=4     //将可用的小数位增加为4
12.34*56.78 //重新计算表达式
700.6652
quit        //退出计算器
$

3.结合管道向bc发送表达式

多个表达式以分号分隔
通过echo命令+管道传递要计算的表达式

$ A=12.34
$ echo "$A*56.789" " bc             //计算单个表达式
$ echo "scale=4;$A*56.789;5/3" | bc //计算多个表达式
700.7762
1.6666

4.小数值的比较（应用）

基本用法
        echo "数值1 比较符 数值2" | bc
如果表达式成立，则返回的计算结果为1，否则返回0
        常见比较操作：>  >=  <  <=  ==  !=
        $ A=12.34;B=56.78

$ echo "$A<=$B" | bc        //比较A是否小于或等于B
1
$ echo "$A>$B" | bc         //比较A是否大于B
0