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Linux-shell-算術運算{expr、bc、dc、(( ))和[ ]}

阿新 • • 發佈：2018-10-23
表達式 替換字符 而且 它的 expr 常用 osi org ram

在Linux下做算術運算時你是如何進行的呢？是不是還在用expr呢？你會說我還會bc還有其它的呢！

閑話不多扯，幹正事！

1expr

expr在使用中要註意一些書寫，如表達式中量和運算符號之間的空格及一些運算符號需要轉義，還有一點需要記住，expr只適用於整數之間的運算！

1.1表達式

expr的help文檔中關於表達式部分如下：

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  ARG1 | ARG2       若ARG1 的值不為0 或者為空，則返回ARG1，否則返回ARG2
 
  ARG1 & ARG2       若兩邊的值都不為0 或為空，則返回ARG1，否則返回 0
 
  ARG1 < ARG2       ARG1 小於ARG2
  ARG1 <= ARG2      ARG1 小於或等於ARG2
  ARG1 = ARG2       ARG1 等於ARG2
  ARG1 != ARG2      ARG1 不等於ARG2
  ARG1 >= ARG2      ARG1 大於或等於ARG2
  ARG1 > ARG2       ARG1 大於ARG2
 
  ARG1 + ARG2       計算 ARG1 與ARG2 相加之和
  ARG1 - ARG2       計算 ARG1 與ARG2 相減之差
 
  ARG1 * ARG2       計算 ARG1 與ARG2 相乘之積
  ARG1 / ARG2       計算 ARG1 與ARG2 相除之商
  ARG1 % ARG2       計算 ARG1 與ARG2 相除之余數
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這一部分相信大家用的最多，也對這些比較了解了，下面我們用一個表達式來說明：

$expr 9 + 8 - 7 \* 6 / 5 + \( 4 - 3 \) \* 2
11

通過結果相信你已知道expr的計算規律，它與我們日常所理解的數學表達式一樣，括號的優先級最高，然後是“*”、“/”，而且每個數或符號都需要用空格分隔，結果也是整數。

1.2字符串

expr還可以對字符串進行操作：

  match 字符串 表達式等於"字符串 :表達式"
  substr 字符串 偏移量 長度替換字符串的子串，偏移的數值從 1 起計
  index 字符串 字符在字符串中發現字符的地方建立下標，或者標0
  length 字符串字符串的長度

1）match

expr中的expr match $string substring命令在string字符串中匹配substring字符串（substring字符串可以是正則表達式），然後返回匹配到的substring字符串的長度，若找不到則返回0。

下面我們來個實例：

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┌[2013-08-24/7.18  15:00:01]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$str="123 456 789"
┌[2013-08-24/7.18  15:00:30]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$expr match "$str" .*5
6
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.*5匹配了6個字符。

2）substr

在shell中可以用{string:position}和{string:position:length}進行對string字符串中字符的抽取。第一種是從position位置開始抽取直到字符串結束，第二種是從position位置開始抽取長度為length的子串。而用expr中的expr substr stringstringposition $length同樣能實現上述功能。

實例：

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┌[2013-08-24/7.18  15:19:17]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$str="123 456 789"
┌[2013-08-24/7.18  15:19:31]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo ${str:5}
56 789
┌[2013-08-24/7.18  15:19:59]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo ${str:5:3}
56
┌[2013-08-24/7.18  15:20:07]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$expr substr "$str" 5 3
456
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從中可以看出{string:position}和{string:position:length}從0開始計數，而expr substr stringstringposition $length從1開始。

3）index

expr中的expr index stringsubstring索引命令功能在字符串stringsubstring索引命令功能在字符串string上找出substring中字符第一次出現的位置，若找不到則expr index返回0。註意它匹配的是字符而非字符串。

實例：

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┌[2013-08-24/7.18  15:35:19]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$str="123 456 789"
┌[2013-08-24/7.18  15:37:02]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$expr index "$str" b
0
┌[2013-08-24/7.18  15:37:08]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$expr index "$str" 9
11
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4）length

計算字符串的長度。我們可以用awk中的length(s)進行計算。我們也可以用echo中的echo {#string}進行計算，當然也可以expr中的expr length{#string}進行計算，當然也可以expr中的expr lengthstring 求出字符串的長度。

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┌[2013-08-24/7.18  15:39:39]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$str="123 456 789"
┌[2013-08-24/7.18  15:39:52]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo ${#str}
11
┌[2013-08-24/7.18  15:39:57]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$expr length "$str"
11
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2bc

重點來了！

bc是一種任意精度的計算語言，註意是一種語言，它提供了一些語法結構，比如條件判斷、循環等，可以說是很強大的，但是我在實際中還沒有找到需要這個用途的場合 。另外一個用途就是用來進行進制轉換。

上面我們介紹的expr之支持整數運算，但對於浮點運算就無能為力了，而且expr不能進行指數運算，而都有bc這些都不再話下。

2.1參數

我們先來了解幾個有用的參數：

-i 強制交互模式；

-l 使用bc的內置庫，bc裏有一些數學庫，對三角計算等非常實用；

-q 進入bc交互模式時不再輸出版本等多余的信息。

2.2特殊變量

ibase，obase 用於進制轉換，ibase是輸入的進制，obase是輸出的進制，默認是十進制；

scale 小數保留位數，默認保留0位。

2.3交互模式

在shell命令行直接輸入bc及能進入bc語言的交互模式。

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$bc -l -q
4/3                           /*未指定精度默認保留整數*/
1
scale=5                   /*指定精度為5*/
4/3
1.33333
ibase=2                    /*指定進制轉換的輸入機制為二進制，輸出默認為是十進制*/
1010
10
4^2                           /*指數運算，註：指數不能為浮點數*/
16
4*a(1)                        /*計算π值，a()是個函數：arctan()，好吧，老師教的都被狗吃了，π值是等於四倍的arctan(1)麽？*/
3.14159265358979323844
quit                            /*退出*/
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2.4非交互模式

bc也可以進行非交互式的運算，方法是與echo一起使用。

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┌[2013-08-24/7.18  18:42:27]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo "scale=5;9+8-7*6/5^2"|bc          /*優先級^ > *、/ > +、- */
15.32000
┌[2013-08-24/7.18  18:45:35]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo "s(2/3*a(1))"|bc -l                         /*還記得sina(30°)等於0.5麽？皇上！ ^_^*/
.49999999999999999998
┌[2013-08-24/7.18  18:49:13]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo "scale=5;sqrt(15)"|bc                   /*開方*/
3.87298
┌[2013-08-24/7.18  18:49:18]
├[14+1][~]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo "ibase=16;obase=2;ABC"|bc
101010111100
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更多參考man文檔！

3dc

可能你曾經知道有此命令，也可能你還不知道。dc相比與bc要復雜，但是簡單操作還是比較簡單。簡單的說dc是一直壓棧操作，和bc一樣，它也可以交互使用，或者與echo一起配合使用。

它也支持浮點運算。

但是現在我還沒有想到這種壓棧式算術運算有什麽有點。

3.1交互模式

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┌[2013-09-16/8.12  20:33:53]
├[7+10][~/shell]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$dc
2
3-
p      /*輸出（3 - 2）*/
-1
4
*
p          /*輸出（-1 * 4）*/
-4
2
/
p       /*輸出（-4 / 2）*/
-2
3.4
+
p      /*輸出（-2 + 3.4）*/
1.4
4
d        /*復制棧頂值*/
*
p         /*輸出（4 * 4）*/
16
q         /*退出*/
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還有其他命令如：

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c           清除壓棧

d           復制棧頂的值

p           輸出棧頂值

q           退出交互模式
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還有其它可以參考對應man文檔。

3.2非交互模式

一個算式讓你就看的差不多了。

┌[2013-09-16/8.12  20:47:43]
├[7+10][~/shell]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo "4 3 * 2 + 1 -p"|dc
13

算式是：（4 * 3 + 2 - 1）。

是不是很簡單！

4(( )) & [ ]

這兩個在shell中比較常見，這兩個和expr命令有些類似，也是用於整數計算。

他們支持的運算符號有如下：

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 |    位或
+ ||   若前後兩者都不為0，則返回1，否則返回0
 &  位與
+ &&  若前者為0，不再對後者進行處理，否則對後者處理，後者不為0時返回1
 < 
 <=
 ==
 !=
 >=
 > 
 + 
 - 
 * 
 / 
 %
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帶+號的兩個運算符其實是shell支持的運算符。

這兩個對與expr的優點是：運算符號全部不需要轉義。

我們一味的在shell中用那些別人沒用過的命令來做同一件事，但不要忘了(( ))和[ ]是shell中常見的，而且非常實用，但並非是你常用的！

實例：

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┌[2013-09-16/8.12  20:47:51]
├[7+10][~/shell]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo $(( 2 + 5 ))
7
┌[2013-09-16/8.12  21:11:14]
├[7+10][~/shell]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo $(( 2 * 5 ))
10
┌[2013-09-16/8.12  21:11:19]
├[7+10][~/shell]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo $(( 2 - 5 ))
-3
┌[2013-09-16/8.12  21:11:23]
├[7+10][~/shell]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo $(( 2 % 5 ))
2
┌[2013-09-16/8.12  21:11:29]
├[7+10][~/shell]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo $[ 2 % 5 ]
2
┌[2013-09-16/8.12  21:11:45]
├[7+10][~/shell]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo $[ 2 - 5 ]
-3
┌[2013-09-16/8.12  21:11:50]
├[7+10][~/shell]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo $[ 2 * 5 ]
10
┌[2013-09-16/8.12  21:11:55]
├[7+10][~/shell]
└[snowsolf@Ubuntu-LTS-1 ╰_╯]$echo $[ 2 + 5 ]
7
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