【Shell】Linux 基于命令行的数学与计算

鸣涧

【Shell】Linux 基于命令行的数学与计算

数学与计算

命令	含义
expr	在命令行上进行简单的数学计算。
bc	基于文本的计算器。
dc	基于文本的RPN计算器。

需要一个计算器吗? Linux提供了一些命令行程序来为你计算数学真理。

expr

stdin stdout -文件 --选项* --帮助 --版本

expr expression

expr命令在命令行上执行简单的数学计算（和其他表达式评估）：

→ expr 7 + 3
10
→ expr '(' 7 + 3 ')' '*' 14   Shell字符需要引号
140
→ expr length ABCDEFG
7
→ expr 15 '>' 16
0                             意思是假

每个参数必须由空白字符分隔。注意我们必须引用或转义对shell有特殊意义的任何字符。可以使用(已转义的)括号进行分组。expr的操作符包括：

操作符	数字操作	字符串操作
+, -, *, /	分别为加法、减法、乘法和整数除法
%	余数（模）
<	小于	在字典中较早
<=	小于或等于	在字典中较早，或等于
>	大于	在字典中较晚
>=	大于或等于	在字典中较晚，或等于
=	相等	相等
!=	不等	不等
`	`	布尔“或”
&	布尔“与”	布尔“与”
s : regexp		正则表达式*regexp是否匹配字符串s*?
substr s p n		打印字符串*s的n个字符，从位置p开始（p* =1是第一个字符）
index s chars		返回字符串*s中包含来自字符串chars*的第一个字符的位置的索引。如果未找到，返回0。与C函数index()行为相同。

对于布尔表达式，数字0和空字符串被视为假；任何其他值都被视为真。对于布尔结果，0是假，1是真。

bc

stdin stdout -文件 --选项* --帮助* --版本

bc [options] [files]

bc是一个基于文本的计算器，它读取每行一个的算术表达式，并打印结果。与大多数其他计算器不同，bc可以处理无限大小的数字和任意数量的小数位：

→ bc
1+2+3+4+5
15
scale=2
(1 + 2 * 3 / 4) - 5
-2.50
2^100
1267650600228229401496703205376
^D

程序员可能会喜欢切换基数来执行计算和转换，比如二进制、八进制、十六进制，甚至是自定义基数：

→ bc
obase=2        结果显示为2进制
999
---

1111100111obase=16       或者说是16进制
999
3E7

但是bc不止于此。它还是一个可编程计算器，你可以在其中定义自己的函数。下面是一个函数，它实现了代数中的二次公式，并打印给定方程的实数根，存储在一个名为*quadratic.*的文件中:[22]

→ cat quadratic.
scale=2
define quadform ( a, b, c ) {
root1 = (-b + sqrt(b^2 - 4*a*c)) / (2*a)
root2 = (-b - sqrt(b^2 - 4*a*c)) / (2*a)
print root1, "  ", root2, "\n"
}

quadform(1, 7, 12)     求解 x2 + 7x + 12 = 0

将文件重定向到bc，然后查看结果：

→ bc < quadratic.
-3.00  -4.00

在最强大的形式中，bc是一个算术编程语言。你可以为变量赋值、操作数组、执行条件表达式和循环，甚至可以编写提示用户输入值并执行任何你喜欢的数学操作的脚本。要查看完整的细节，请参阅手册页(manpage)。

有用的算术运算

+, -, *, /	加法、减法、乘法和除法。除法的结果会截断到当前的刻度(见下文)。
%	余数(模)。
^	幂运算，例如10^5表示“10的五次方”。
sqrt(*N*)	*N*的平方根。
ibase=*N*	将所有输入数字视为基数*N*。
obase=*N*	以基数*N*输出所有数字。
scale=*N*	将小数点后的有效数字位数设置为*N*。
( ... )	用于分组(改变优先级)的括号。
*name*=*value*	将值分配给变量*name*。

dc

stdin  stdout  - file  -- opt  --help  --version

dc [options] [files]

dc(desk calculator)命令是一个逆波兰记法(RPN)、基于堆栈的计算器，从标准输入读取表达式并将结果写入标准输出。如果你知道如何使用惠普逆波兰记法计算器，那么一旦你理解了它的语法，使用dc就相对容易了。但如果你习惯于传统的计算器，dc可能会显得难以理解。我们只会介绍一些基本命令。

对于堆栈和计算器操作：

q	退出dc。
f	打印整个堆栈。
c	删除(清除)整个堆栈。
p	打印堆栈顶部的值。
P	弹出(移除)堆栈顶部的值。
n k	将未来操作的精度设置为*n*小数位(默认为0，表示整数操作)。

要弹出堆栈的顶部两个值，执行请求的操作，并推送结果：

+, -, *, /	加法、减法、乘法和除法。
%	余数(模)。
^	幂运算(第二顶部的值为底数，顶部的值为指数)。

要从堆栈顶部弹出值，执行请求的操作，并推送结果：

v	平方根。

示例：

→ dc
4 5 + p       打印4和5的和
9
2 3 ^ p       将2的3次方并打印结果
8
10 * p        乘以堆栈顶部的10并打印结果
80
f             打印堆栈
80
9
+p            弹出顶部的两个值并打印它们的和
89