Linux脚本基础篇-鸡兔同笼问题

Posted 2020-12-27

概述

鸡兔同笼，是古代著名典型趣题之一，记载于《孙子算经》之中，题目为“有若干只鸡兔同在一个笼子里，从上面数，有35个头，从下面数，有94只脚。问笼中各有多少只鸡和兔？”。鸡兔同笼问题，是小学奥数的常见题型，也是计算机编程算法中常见的一道题，现阶段开始shell脚本的学习，因此不妨用脚本来尝试编写一个计算该问题的脚本，加深自己对Linux shell脚本的理解。

 

算法

       

在做一道数学题之前，思路是极为重要的，自己如何解决这道题，怎么按照计算机语言的思维来帮助我们计算就成为了首要之重。我们明白，这是一道典型的二元一次方程，假设兔子为x，鸡为y，得到方程(1) x+y=35；(2) 4x+2y=94，(2)-2*(1)即可得到2x=24，x=12的值，从而得到y=23，但是我们如何用脚本语言中表达出意思呢？

 

题目中给出的量是35个头，94只脚，要求计算的是兔子和鸡的数量，因此我们可以将兔子和鸡看作是计算机要计算的数，头和脚是需要手动输入的数，不能说是题目给94，35，做出的脚本就只能按照94和35计算吧，那未免也太浪费资源了吧？

 

网上有很多的思路，不过我们可以看到，上述方程(2)除以2再减去方程(1)也就可以得到一只小动物的数量了，所有我们的思路是设定变量feet为脚的数量，设定变量head为头的数量，因此就可以有$feet/2-$head 就可以出来一钟小动物的数量，余下的用$head的值去减，另外一只小动物数量也随之而出了。

 

编程

在得到上面的思路后，编程可以开始了，第一步，让某某人输入头的数量和脚的数量

read -p "input the sumheads:" head

read -p "input the sumfeet:" feet

#输入一共有多少个头，多少只脚

好了，接下来我们就可以摆数字计算了吗？No！计算机思维没有像我们人类思维天生带限制范围，稍微一不注意就报错，所有第一步还是检查输入的是不是数字吧！

[[ "$head" =~ ^[1-9][0-9]*$ ]] && [[ "$feet" =~ ^[1-9][0-9]*$ ]] || { echo wrong format; exit; } 

#检查输入的任意一个值是否为数字，不是的话报错误格式并退出，退出是整个脚本退出，不是当前命令退出继续执行，因此使用花括号括起来

可以确定数值是有了，可是现在还不够，如果是恶意输入呢？头比脚多呢？鸡腿都被肯德基老爷爷拿去做套餐了？所以再来一步吧，保险些

[ "$head" -gt "$feet" ] && { echo input the corrected number; exit; }

#检查输入头的数量是否大于脚的数量，如果大于，报错误的数值

这下总该千呼万唤shi出来的摆算式了吧？那么，好的

chicken=$[$[$feet/2]-$head ]

rabbits=$[$head-$chicken]

############################

c=$[$chicken*2]

h=$[$rabbits*4]

tmp=$[$[$c+$h]/$feet]

如果说'#'之上的能看作根据之前思路列出的算式，那么下面的是干什么的？答：自己想去吧

不难发现，'#'之下的$tmp作为一个临时变量，计算意思是计算出的脚的数量除以输入的脚的数量，做这个是为了发现输入的数值是否符合正常运算，说到底还是在看是不是失误输入，全部码为

chicken=$[$[$feet/2]-$head ]

rabbits=$[$head-$chicken]

c=$[$chicken*2]

h=$[$rabbits*4]

tmp=$[$[$c+$h]/$feet]

[ ! "$tmp" == 1 ] && echo there must be some alien steal my beasty

#检查输入，如果值为1说明给出头和脚的数量是搭配的，否则给出提示语，计算的值也可能不是所要的答案

输出结果表示上

echo chicken=  $chicken 

echo rabbits=  $rabbits

ok，也算是勉勉强强算出来了，shell脚本不支持小数点，本来还想分别对$tmp>1和$tmp<1的情况做出不同解释不同运算，或许目前我的水平还不知道是否可以存在0<$tmp<1的情况，这下对于我而言$tmp<1情况算是凉了，最后附上各种输入的情况