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Linux 命令行下的数学运算
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======
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可以在 Linux 命令行下做数学运算吗？当然可以！事实上，有不少命令可以轻松完成这些操作，其中一些甚至让你大吃一惊。让我们来学习这些有用的数学运算命令或命令语法吧。
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### expr
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首先，对于在命令行使用命令进行数学运算，可能最容易想到、最常用的命令就是 **expr** (expression)。它可以完成四则运算，也可以用于比较大小。下面是几个例子：
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#### 变量递增
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```
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$ count=0
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$ count=`expr $count + 1`
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$ echo $count
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1
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```
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#### 完成简单运算
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```
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$ expr 11 + 123
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134
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$ expr 134 / 11
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12
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$ expr 134 - 11
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123
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$ expr 11 * 123
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expr: syntax error <== oops!
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$ expr 11 \* 123
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1353
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$ expr 20 % 3
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2
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```
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注意，你需要在 * 运算符之前增加 \ 符号，避免语法错误。% 运算符用于取余运算。
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下面是一个稍微复杂的例子：
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```
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participants=11
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total=156
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share=`expr $total / $participants`
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remaining=`expr $total - $participants \* $share`
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echo $share
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14
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echo $remaining
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2
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```
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||
假设某个活动中有 11 位参与者，需要颁发的奖项总数为 156，那么平均每个参与者获得 14 项奖项，额外剩余 2 个奖项。
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#### 比较大小
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下面让我们看一下比较大小的操作。从第一印象来看，语句看似有些怪异；这里并不是设置数值，而是进行数字大小比较。在本例中 **expr** 判断表达式是否为真：如果结果是 1，那么表达式为真；反之，表达式为假。
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```
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$ expr 11 = 11
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||
1
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$ expr 11 = 12
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0
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||
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||
```
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请读作"11 是否等于 11？"及"11 是否等于 12？"，你很快就会习惯这种写法。当然，我们不会在命令行上执行上述比较，可能的比较是 $age 是否等于 11。
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```
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$ age=11
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$ expr $age = 11
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||
1
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||
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||
```
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||
如果将数字放到引号中间，那么你将进行字符串比较，而不是数值比较。
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```
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$ expr "11" = "11"
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||
1
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||
$ expr "eleven" = "11"
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||
0
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||
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||
```
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||
在本例中，我们判断 10 是否大于 5，以及是否 大于 99。
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```
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$ expr 10 \> 5
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||
1
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$ expr 10 \> 99
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0
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```
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的确，返回 1 和 0 分别代表比较的结果为真和假，我们一般预期在 Linux 上得到这个结果。在下面的例子中，按照上述逻辑使用 **expr** 并不正确，因为 **if** 的工作原理刚好相反，即 0 代表真。
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```
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#!/bin/bash
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echo -n "Cost to us> "
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||
read cost
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||
echo -n "Price we're asking> "
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read price
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||
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||
if [ `expr $price \> $cost` ]; then
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||
echo "We make money"
|
||
else
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||
echo "Don't sell it"
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||
fi
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||
```
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||
下面，我们运行这个脚本：
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```
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$ ./checkPrice
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Cost to us> 11.50
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||
Price we're asking> 6
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||
We make money
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||
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||
```
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||
这显然与我们预期不符！我们稍微修改一下，以便使其按我们预期工作：
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```
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||
#!/bin/bash
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||
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||
echo -n "Cost to us> "
|
||
read cost
|
||
echo -n "Price we're asking> "
|
||
read price
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||
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||
if [ `expr $price \> $cost` == 1 ]; then
|
||
echo "We make money"
|
||
else
|
||
echo "Don't sell it"
|
||
fi
|
||
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||
```
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### factor
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||
**factor** 命令的功能基本与你预期相符。你给出一个数字，该命令会给出对应数字的因子。
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```
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$ factor 111
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111: 3 37
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||
$ factor 134
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134: 2 67
|
||
$ factor 17894
|
||
17894: 2 23 389
|
||
$ factor 1987
|
||
1987: 1987
|
||
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||
```
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||
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||
注：factor 命令对于最后一个数字没有返回很多，这是因为 1987 是一个 **质数**。
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### jot
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||
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**jot** 命令可以创建一系列数字。给定数字总数及起始数字即可。
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```
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$ jot 8 10
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||
10
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||
11
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||
12
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13
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14
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||
15
|
||
16
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||
17
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||
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||
```
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||
你也可以用如下方式使用 **jot**，这里我们要求递减至数字 2。
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```
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$ jot 8 10 2
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10
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9
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8
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||
7
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5
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||
4
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3
|
||
2
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||
```
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**jot** 可以帮你构造一系列数字组成的列表，该列表可以用于其它任务。
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```
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$ for i in `jot 7 17`; do echo April $i; done
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April 17
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April 18
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April 19
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April 20
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April 21
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April 22
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April 23
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||
```
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||
### bc
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||
**bc** 基本上是命令行数学运算最佳工具之一。输入你想执行的运算，使用管道发送至该命令即可：
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```
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$ echo "123.4+5/6-(7.89*1.234)" | bc
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113.664
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```
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||
可见 **bc** 并没有忽略精度，而且输入的字符串也相当直截了当。它还可以进行大小比较、处理布尔值、计算平方根、正弦、余弦和正切等。
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```
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$ echo "sqrt(256)" | bc
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||
16
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$ echo "s(90)" | bc -l
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||
.89399666360055789051
|
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||
```
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||
事实上，**bc** 甚至可以计算 pi。你需要指定需要的精度。
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||
```
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||
$ echo "scale=5; 4*a(1)" | bc -l
|
||
3.14156
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||
$ 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
|
||
|
||
```
|
||
|
||
除了通过管道接收数据并返回结果，**bc**还可以交互式运行，输入你想执行的运算即可。本例中提到的 scale 设置可以指定有效数字的个数。
|
||
```
|
||
$ 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
|
||
|
||
```
|
||
|
||
你还可以使用 **bc** 完成数字进制转换。**obase** 用于设置输出的数字进制。
|
||
```
|
||
$ 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** 也是完成十六进制与十进制转换的最简单方式之一：
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||
```
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$ echo "ibase=16; F2" | bc
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||
242
|
||
$ echo "obase=16; 242" | bc
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||
F2
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||
|
||
```
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||
|
||
在上面第一个例子中，我们将输入进制 (ibase) 设置为十六进制 (hex)，完成十六进制到为十进制的转换。在第二个例子中，我们执行相反的操作，即将输出进制 (obase) 设置为十六进制。
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||
### 简单的 bash 数学运算
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通过使用双括号，我们可以在 bash 中完成简单的数学运算。在下面的例子中，我们创建一个变量，为变量赋值，然后依次执行加法、自减和平方。
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||
```
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$ ((e=11))
|
||
$ (( e = e + 7 ))
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||
$ echo $e
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||
18
|
||
|
||
$ ((e--))
|
||
$ echo $e
|
||
17
|
||
|
||
$ ((e=e**2))
|
||
$ echo $e
|
||
289
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|
||
```
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|
||
允许使用的运算符包括：
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||
```
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+ - 加法及减法
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++ -- 自增与自减
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* / % 乘法，除法及求余数
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||
^ 指数运算
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||
```
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||
|
||
你还可以使用逻辑运算符和布尔运算符：
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||
```
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$ ((x=11)); ((y=7))
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||
$ if (( x > y )); then
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||
> echo "x > y"
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||
> fi
|
||
x > y
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||
|
||
$ ((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：
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||
```
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||
$ if [ x > y ] << [ y > z ]; then echo "letters roll downhill"; fi
|
||
letters roll downhill
|
||
|
||
```
|
||
|
||
下面计算 2 的 3 次幂：
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||
```
|
||
$ echo "2 ^ 3"
|
||
2 ^ 3
|
||
$ echo "2 ^ 3" | bc
|
||
8
|
||
|
||
```
|
||
|
||
### 总结
|
||
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||
在 Linux 系统中，有很多不同的命令行工具可以完成数字运算。希望你在读完本文之后，能掌握一两个新工具。
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作者：[Sandra Henry-Stocker][a]
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选题：[lujun9972](https://github.com/lujun9972)
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本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出
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[a]:https://www.networkworld.com/author/Sandra-Henry_Stocker/
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