Shell中的数值运算

Posted 2021-03-24 Serenity(朱庆柏)

                                                                     Shell中的数值运算

案例1：Shell中的数值运算

案例2：条件测试操作

案例3：使用if选择结构

1案例1：Shell中的数值运算

1.1问题

本案例要求熟悉Linux Shell环境的特点，主要练习以下操作：

使用expr、$[]、let等整数运算工具：定义变量X=1234，然后计算X与78的四则运算及求模结果

使用bc实现小数运算操作：以交互方式计算12.34与56.78的四则运算结果，另外再以非交互方式重复上述计算，最多显示4位小数

1.2步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：整数运算工具

1）使用expr命令

乘法操作应采用*转义，避免被作为Shell通配符；参与运算的整数值与运算操作符之间需要以空格分开，引用变量时必须加$符号。

首先定义变量X=1234，然后分别计算与78的加减乘除和求模运算结果：

[root@svr5~]#X=1234//定义变量X

[root@svr5~]#expr $X+78//加法

1312

[root@svr5~]#expr $X-78//减法

1156

[root@svr5~]#expr $X*78//乘法，操作符应添加转义

96252

[root@svr5~]#expr $X/78//除法，仅保留整除结果

15

[root@svr5~]#expr $X%78//求模

64

2）使用$[]或$(())表达式

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，可结合echo命令输出。

同样对于变量X=1234，分别计算与78的加减乘除和求模运算结果：

[root@svr5~]#X=1234

[root@svr5~]#echo $[X+78]

1312

[root@svr5~]#echo $[X-78]

1156

[root@svr5~]#echo $[X*78]

96252

[root@svr5~]#echo $[X/78]

15

[root@svr5~]#echo $[X%78]

64

3）使用let命令

expr或$[]、$(())方式只进行运算，并不会改变变量的值；而let命令可以直接对变量值做运算再保存新的值。因此变量X=1234，在执行let运算后的值会变更；另外，let运算操作并不显示结果，但是可以结合echo命令来查看：

[root@svr5~]#X=1234

[root@svr5~]#let y=X+22

[root@svr5~]#echo $y

1256

[root@svr5~]#let X++;echo $X #X++(X=X+1)

[root@svr5~]#let X--;echo $X #X--(X=X-1)

[root@svr5~]#let X+=78;echo $X #X+=78(X=X+78)

[root@svr5~]#let X-=78;echo $X #X-=78(X=X-78)

[root@svr5~]#let X*=78;echo $X #X*=78(X=X*78)

[root@svr5~]#let X/=78;echo $X #X/=78(X=X/78)

[root@svr5~]#let X%=78;echo $X #X%=78(X=X%79)

步骤二：小数运算工具

1）bc交互式运算

先执行bc命令进入交互环境，然后再输入需要计算的表达式。以计算小数12.34与5.678的四则运算为例，相关操作如下：

[root@svr5~]#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‘.

12.34+56.78//加法

69.12

12.34-56.78//减法

-44.44

12.34*56.78//乘法

700.66

12.34/56.78//除法

0

quit//退出交互计算器

[root@svr5~]#

2）bc非交互式运算

将需要运算的表达式通过管道操作交给bc运算。注意，小数位的长度可采用scale=N限制，除此以外也受参与运算的数值的小数位影响。以计算小数12.34与5.678的四则运算为例，相关操作如下：

[root@svr5~]#echo ‘scale=4;12.34+5.678‘ | bc

18.018

[root@svr5~]#echo ‘scale=4;12.34-5.678‘ | bc

6.662

[root@svr5~]#echo ‘scale=4;12.34 * 5.678‘ | bc

70.0665

[root@svr5~]#echo ‘scale=4;12.34/5.678‘ | bc

2.1733

---

 案例2：条件测试操作

2.1问题

本案例要求参考PPT上的示例，分别练习以下条件测试操作：

字符串匹配

比较整数值的大小

识别文件/目录的状态

多个条件/操作的逻辑组合

2.2步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：条件测试的基本用法

1）语法格式

使用“test表达式”或者[表达式]都可以，表达式两边至少要留一个空格。

条件测试操作本身不显示出任何信息。测试的条件是否成立主要体现在命令执行后的返回状态（即$?），所以可以在测试后查看变量$?的值来做出判断，或者结合&&、||等逻辑操作显示出结果（或作其他操作）。

步骤二：字符串测试

1）==比较两个字符串是否相同

检查当前用户是否为root。

当root用户执行时：

[root@svr5~]#[ $USER=="root" ]//测试

[root@svr5~]#echo $?//查看结果0为对，非0为错

当普通用户执行时：

[zengye@svr5~]$[ $USER=="root" ]

[zengye@svr5~]$echo $?

2）!=比较两个字符串是否不相同

检查当前用户，如果不是root。

当普通用户执行时：

[zengye@svr5~]$[ $USER!="root" ]

当root用户执行时：

[root@svr5~]#[ $USER!="root" ]

3）一行执行多条命令的情况

#A&&B//仅当A命令执行成功，才执行B命令

#A||B//仅当A命令执行失败，才执行B命令

#A;B//执行A命令后执行B命令，两者没有逻辑关系

4)-z检查变量的值是否未设置（空值）

[root@svr5~]#var1="nb";var2=""

[root@svr5~]#[ -z "$var1" ] && echo "空值" || echo "非空值"

非空值

[root@svr5~]#[ -z $var2 ] && echo "空值" || echo "非空值"

空值//变量var2已设置，但无任何值，视为空

[root@svr5~]#[ !-z $var1 ]//测试var1是否为非空

步骤三：整数值比较

参与比较的必须是整数（可以调用变量），比较非整数值时会出错：

[root@svr5~]#A=20.4

[root@svr5~]#[ $A -gt 10 ] //不支持小数比较

-bash:[:20.4:integer expression expected

1）-eq比较两个数是否相等。

[root@svr5~]#X=20//定义一个测试变量

[root@svr5~]#[ $X -eq 20 ] && echo "相等" || echo "不相等"

相等

[root@svr5~]#[ $X -eq 30 ] && echo "相等" || echo "不相等"

不相等

2）-ne比较两个数是否不相等。

[root@svr5~]#X=20//定义一个测试变量

[root@svr5~]#[ $X -ne 20 ] && echo "不等于" || echo "等于"

等于

[root@svr5~]#[ $X -ne 30 ] && echo "不等于" || echo "等于"

不等于

3）-gt比较前面的整数是否大于后面的整数。

[root@svr5~]#X=20//定义一个测试变量

[root@svr5~]#[ $X -gt 10 ] && echo "大于" || echo "否"

大于

[root@svr5~]#[ $X -gt 20 ] && echo "大于" || echo "否"

否

[root@svr5~]#[ $X -gt 30 ] && echo "大于" || echo "否"

否

4）-ge比较前面的整数是否大于或等于后面的整数。

[root@svr5~]#X=20//定义一个测试变量

[root@svr5~]#[ $X -ge 10 ] && echo "大于或等于" || echo "否"

大于或等于

[root@svr5~]#[ $X -ge 20 ] && echo "大于或等于" || echo "否"

大于或等于

[root@svr5~]#[ $X -ge 30 ] && echo "大于或等于" || echo"否"

否

5）-lt比较前面的整数是否小于后面的整数。

[root@svr5~]#X=20//定义一个测试变量

[root@svr5~]#[ $X -lt 10 ] && echo "小于" || echo "否"

否

[root@svr5~]#[ $X -lt 20 ] && echo "小于" || echo "否"

否

[root@svr5~]# [ $X -lt 30 ] && echo "小于" || echo"否"

小于

6）-le比较前面的整数是否小于或等于后面的整数。

[root@svr5~]#X=20//定义一个测试变量

[root@svr5~]#[ $X -le 10 ] && echo "小于或等于" || echo "否"

否

[root@svr5~]#[ $X -le 20 ] && echo "小于或等于" || echo "否"

小于或等于

[root@svr5~]#[ $X -le 30 ] && echo "小于或等于" || echo"否"

小于或等于

7）提取当前登录的用户数，比较是否超过5。

[root@svr5~]#who | wc -l//确认已登录的用户数

4

[root@svr5~]#N=$( who | wc -l )//赋值给变量N

[root@svr5~]#[ $N -gt 5 ] && echo "超过了" || echo "没超过"

没超过

上述赋值给变量N及与5比较的操作，可以简化为如下形式：

[root@svr5~]#[ $(who | wc -l ) -gt 5 ] && echo "超过了" || echo "没超过"

没超过

步骤四：识别文件/目录的状态

1）-e判断对象是否存在（不管是目录还是文件）

[root@svr5~]#[ -e "/usr/" ] && echo "存在" || echo "不存在"

存在

[root@svr5~]# [ -e "/etc/fstab" ] && echo "存在" || echo "不存在"

存在

[root@svr5~]#[ -e "/home/nooby" ] && echo "存在" || echo "不存在"

不存在

2）-d判断对象是否为目录（存在且是目录）

[root@svr5~]#[ -d "/usr/" ] && echo "是目录" || echo "不是目录"

是目录

[root@svr5~]#[ -d "/etc/fstab" ] && echo "是目录" || echo "不是目录"

不是目录

[root@svr5~]#[ -d "/home/nooby" ] && echo "是目录" || echo "不是目录"

不是目录

3）-f判断对象是否为文件（存在且是文件）

[root@svr5~]#[ -f "/usr/" ] && echo "是文件" | |echo "不是文件"

不是文件

[root@svr5~]#[-f "/etc/fstab" ] && echo "是文件" || echo "不是文件"

是文件

[root@svr5~]#[ -f "/home/nooby" ] && echo "是文件" || echo "不是文件"

不是文件

4）-r判断对象是否可读

此测试对root用户无效，无论文件是否设置r权限，root都可读：

[root@svr5~]#cp /etc/hosts /tmp/test.txt//复制一个文件做测试

[root@svr5~]#chmod -r /tmp/test.txt//去掉所有的r权限

[root@svr5~]#[ -r "/tmp/test.txt" ] && echo "可读" || echo "不可读"

可读//root测试结果仍然可读

切换为普通用户，再执行相同的测试，结果变为“不可读”：

[zengye@svr5~]$[ -r "/tmp/test.txt" ] && echo "可读" || echo "不可读"

不可读

5）-w判断对象是否可写

此测试同样对root用户无效，无论文件是否设置w权限，root都可写：

[root@svr5~]#chmod -w /tmp/test.txt//去掉所有的w权限

[root@svr5~]#ls -l /tmp/test.txt//确认设置结果

----------1 root root 33139 12-11 10:43/tmp/test.txt

[root@svr5~]#[ -w "/tmp/test.txt" ] && echo "可写" || echo "不可写"

可写

切换为普通用户，可以正常使用-w测试：

[zengye@svr5~]$ls -l /tmp/test.txt

----------1 root root 33139 12-11 10:52/tmp/test.txt

[zengye@svr5~]$[ -w "/tmp/test.txt" ] && echo "可写" || echo "不可写"

不可写

6）-x判断对象是否具有可执行权限

这个取决于文件本身、文件系统级的控制，root或普通用户都适用：

[root@svr5~]#chmod 644 /tmp/test.txt//重设权限，无x

[root@svr5~]#ls -l /tmp/test.txt//确认设置结果

-rw-r--r--1 root root 33139 12-11 10:52/tmp/test.txt

[root@svr5~]#[ -x "/tmp/test.txt" ] && echo "可执行" || echo "不可执行"

不可执行

[root@svr5~]#chmod +x /tmp/test.txt//添加x权限

[root@svr5~]#[ -x "/tmp/test.txt" ] && echo "可执行" || echo"不可执行"

可执行

步骤五：多个条件/操作的逻辑组合

1）&&，逻辑与

给定条件必须都成立，整个测试结果才为真。

检查变量X的值是否大于10，且小于30：

[root@svr5~]#X=20//设置X变量的值为20

[root@svr5~]#[ $X -gt 10 ] && [ $X -lt 30 ] && echo "YES"

YES

2）||，逻辑或

只要其中一个条件成立，则整个测试结果为真。

只要/tmp/、/var/spool/目录中有一个可写，则条件成立：

[root@svr5~]#[ -w "/tmp/" ] || [ -w "/var/spool/" ] && echo "OK"

OK

---

 案例3：使用if选择结构

3.1问题

本案例要求编写3个Shell脚本，分别实现以下目标：

检测/media/cdrom目录，若不存在则创建

检测并判断指定的主机是否可ping通

从键盘读取一个论坛积分，判断论坛用户等级，等级分类如下:

大于等于90神功绝世

大于等于80，小于90登峰造极

大于等于70，小于80炉火纯青

大于等于60，小于70略有小成

小于60初学乍练

3.2方案

if单分支的语法组成：

if条件测试

then命令序列

fi

if双分支的语法组成：

if条件测试

then命令序列1

else命令序列2

fi

if多分支的语法组成：

if条件测试1

then命令序列1

elif条件测试2

then命令序列2

else命令序列n

fi

if多分支结构实际上相当于多层if嵌套：

if条件测试1;then

命令序列1

else

if条件测试2;then

命令序列2

else

....

命令序列n

fi

fi

3.3步骤

实现此案例需要按照如下步骤进行。

步骤一：检测/media/cdrom目录，若不存在则创建

1）编写脚本如下：

[root@svr5~]#vim mountdir.sh

#!/bin/bash

dir="/media/cdrom/"

if[ ! -d $dir ]

then

mkdir -p $dir

fi

[root@svr5~]#chmod +x mountdir.sh//添加可执行权限

2）测试、验证脚本功能

[root@svr5~]#ls -ld /media/cdrom//本来没有/media/cdrom目录

ls:/media/cdrom:没有那个文件或目录

[root@svr5~]#./mountdir.sh//执行脚本

[root@svr5~]#ls -ld /media /cdrom//再检查已经有了

drwxr-xr-x 2 root root 4096 12-11 15:16/media/cdrom

有了/media/cdrom文件夹以后，再次执行上述脚本，实际上不做任何有效操作：

[root@svr5~]#./mountdir.sh

[root@svr5~]#

步骤二：检测并判断指定的主机是否可ping通

1）分析任务需求

使用ping命令检测目标主机时，人工可直接判断反馈结果，而脚本却不方便。但是当ping测试成功时，执行状态$?的值为0；而ping测试失败时，$?的值不为0。因此在Shell脚本中可以利用这一点来判断ping目标主机的成败。

为了节省ping测试时间，可以只发送3个测试包（-c 3）、缩短发送测试包的间隔秒数（-i 0.2）、等待反馈的超时秒数（-W 3）。比如，检查可ping通的主机：

[root@svr5~]#ping-c 3-i 0.2-W 3 192.168.4.5

PING 192.168.4.5(192.168.4.5)56(84)bytes of data.

64 bytes from 192.168.4.5:icmp_seq=1 ttl=64 time=0.131 ms

64 bytes from 192.168.4.5:icmp_seq=2 ttl=64 time=0.076 ms

64 bytes from 192.168.4.5:icmp_seq=3 ttl=64 time=0.073 ms

---192.168.4.5 ping statistics---

3 packets transmitted,3 received,0%packet loss,time 402ms

rtt min/avg/max/mdev=0.073/0.093/0.131/0.027 ms

[root@svr5~]#echo$?//执行状态表示成功

0

2）脚本编写参考如下：

[root@svr5~]#vim pinghost.sh

#!/bin/bash

ping -c 3 -i 0.2 -W 3 $1 &> /dev/null

if [ $? -eq 0];then

echo "Host $1 is up."

else

echo "Host $1 is down."

fi

[root@svr5~]#chmod +x pinghost.sh

3）测试、验证脚本功能

[root@svr5~]#./pinghost.sh 192.168.4.5

Host 192.168.4.5 is up.

[root@svr5~]#./pinghost.sh 192.168.4.50

Host 192.168.4.50 is down.

步骤三：从键盘读取一个论坛积分，判断论坛用户等级

1）脚本编写参考如下：

大于等于90神功绝世

大于等于80，小于90登峰造极

大于等于70，小于80炉火纯青

大于等于60，小于70略有小成

大于60初学乍练

[root@svr5~]#vim gradediv.sh

#!/bin/bash

read -p "请输入积分（0-100）：" JF

if [ $JF -ge 90 ];then

echo"$JF分，神功绝世"

elif [ $JF -ge 80 ];then

echo "$JF分，登峰造极"

elif [ $JF -ge 70 ];then

echo "$JF分，炉火纯青"

elif[ $JF–ge 60 ];then

echo "$JF分，略有小成"

else

echo "$JF分，初学乍练"

fi

[root@svr5~]#chmod +x gradediv.sh

3）测试、验证脚本

[root@svr5~]#./gradediv.sh

请输入积分（0-100）：74

74分，炉火纯青

[root@svr5~]#./gradediv.sh

请输入分数（0-100）：68

68分，略有小成

[root@svr5~]#./gradediv.sh

请输入分数（0-100）：87

87分，登峰造极