Linux-Shell算术运算

在 Shell 中，变量默认都是字符串类型的。要进行算术运算，你必须使用特定的语法来告诉 Shell："这里我不是要拼接字符串，而是要进行数学计算"。

双括号$((...))

特点如下：

只能进行整数运算，不支持小数浮点数的运算
变量引用无需使用 $符号，在双括号内部引用变量时，可以省略$ 符号
支持常见运算符：

bash 复制代码

+, -, *, /（除法，结果为整数）
%（取余）
**（幂运算）
++, --（自增，自减，前置和后置都支持）
&, |, ^, ~, <<, >>（按位与、或、异或、非、左移、右移）
&&, ||, !（逻辑与、或、非）

支持赋值，可以在括号内进行赋值操作

基本运算示例如下

bash 复制代码

a=10
b=5

# 加法
echo $((a + b))  # 输出 15

# 减法
echo $((a - b))   # 输出 5

# multiplication (乘法，用 * 表示，避免与通配符混淆)
echo $((a * b))   # 输出 50

# 除法（结果为整数）
echo $((a / b))   # 输出 2

# 取余
echo $((a % b))   # 输出 0 (10 除以 5 余 0)
echo $((11 % b))  # 输出 1 (11 除以 5 余 1)

自增运算示例

bash 复制代码

count=10
echo "原始值: $count"

# 变量自增 (后置)
echo $((count++)) # 输出 10 (先输出，再加 1)
echo "自增后: $count"   # 输出 11

# 变量自减 (前置)
echo $((--count)) # 先减 1，再输出 (11-1=10)
echo "自减后: $count"   # 输出 10

赋值运算示例

bash 复制代码

a=5
b=2

((a = a * b + 10))
# 等价于 a=$((a * b + 10))
echo $a # 输出 20 (5 * 2 + 10 = 20)

在循环和判断中使用示例

bash 复制代码

# 从 1 加到 10
sum=0
for ((i=1; i<=10; i++)); do
  ((sum += i)) # ((sum = sum + i)) 的简写
done
echo "1到10的和是: $sum" # 输出 55

let命令

let命令也是shell中的内置命令，功能与 $((...)) 非常相似。它主要用于赋值和自增/自减场景。

命令的基本语法如下：

bash 复制代码

let "表达式"

表达式中的变量需要 $ 符号，并且整个表达式需要用双引号括起来。

特点如下：

同样只支持整数运算。
语法稍微繁琐，不如 $((...)) 简洁。
let 通常用于对变量进行直接赋值。

示例如下：

bash 复制代码

a=10
b=5

# 加法，需要 ""
let "sum = a + b"
echo $sum # 输出 15

# 自增
let "a++"
echo$a # 输出 11

#复杂的赋值
let "square = a * a"
echo $square # 输出 121 (11 * 11)

bc命令（浮点运算王者）

上面介绍的方式都只是进行整数运算，如果需要进行浮点数运算，shell中内置了bc命令可以帮你实现。bc (Basic Calculator) 是你的不二之选。它是一个强大的命令行计算器。

整数运算（bc的默认行为）

bash 复制代码

echo "10 + 5" | bc # 输出 15

浮点数运算

要通过 bc 进行浮点运算，需要设置 scale 变量来定义小数点位数。

bash 复制代码

# 计算 10 除以 3，保留 4 位小数
# `echo -e` 用于正确解释 \n 字符
echo -e "scale=4\n10 / 3" | bc # 输出 3.3333

如何在脚本中使用bc命令？

上面的示例中也看到了可以通过管道符传递个bc进行算术运算，更好的方式是使用 <<< (Here String) 来将数据传递给 bc，避免使用管道符。

bash 复制代码

# 定义 pi 的近似值和半径
pi_value=3.14159
radius=2.5

# 计算圆的面积，并将结果存入变量 area
area=$(bc <<< "scale=2;$pi_value * $radius *$radius")
echo "圆的面积是: $area" # 输出圆的面积是: 19.63

直接在脚本中进行浮点数运算是不行的，只能借助bc命令。下面是一个很好的示例

bash 复制代码

a=1.5
b=2.3
c=10

# 1. 构造表达式字符串
expr_str="$a +$b"

# 2. 使用 bc 计算 a + b 的结果
#    `printf` 用于格式化输出并去除多余的空行和0
sum=$(printf "%.4f\n"$(echo "scale=4; $expr_str" | bc))

# 3. 将新的结果与 c 相乘
final_result=$(bc <<< "scale=2; $sum *$c")

# 4. 输出最终结果
echo "最终结果是: $final_result" # 输出 最终结果是: 38.00

================================ The END ================================