Linux bc命令实现数学计算器

2023-07-04 12:21:03 169

BashShell内置了对整数运算的支持，但是并不支持浮点运算，而Linuxbc命令可以很方便的进行浮点运算，当然整数运算也不再话下。

bc甚至可以称得上是一种编程语言了，它支持变量、数组、输入输出、分支结构、循环结构、函数等基本的编程元素，所以Linux手册中是这样来描述bc的：

Anarbitraryprecisioncalculatorlanguage

翻译过来就是“一个任意精度的计算器语言”。

在终端输入bc命令，然后回车即可进入bc进行交互式的数学计算。在Shell编程中，我们也可以通过管道和输入重定向来使用bc。

本节我们先学习如何在交互式环境下使用bc，然后再学习如何在Shell编程中使用bc，这样就易如反掌了。

从终端进入bc

在终端输入bc命令，然后回车，就可以进入bc，请看下图：

bc命令还有一些选项，可能你会用到，请看下表。

选项	说明
-h\|--help	帮助信息
-v\|--version	显示命令版本信息
-l\|--mathlib	使用标准数学库
-i\|--interactive	强制交互
-w\|--warn	显示POSIX的警告信息
-s\|--standard	使用POSIX标准来处理
-q\|--quiet	不显示欢迎信息

例如你不想输入bc命令后显示一堆没用的信息，那么可以输入bc-q：

在交互式环境下使用bc

使用bc进行数学计算是非常容易的，像平常一样输入数学表达式，然后按下回车键就可以看到结果，请看下图。

值得一提的是，我们定义了一个变量n，然后在计算中也使用了n，可见bc是支持变量的。

除了变量，bc还支持函数、循环结构、分支结构等常见的编程元素，它们和其它编程语言的语法类似。下面我们定义一个求阶乘的函数：

其实我们很少使用这么复杂的功能，大部分情况下还是把bc作为普通的数学计算器，求一下表达式的值而已，所以大家不必深究，了解一下即可。

内置变量

bc有四个内置变量，我们在计算时会经常用到，如下表所示：

变量名	作用
scale	指定精度，也即小数点后的位数；默认为0，也即不使用小数部分。
ibase	指定输入的数字的进制，默认为十进制。
obase	指定输出的数字的进制，默认为十进制。
last或者.	表示最近打印的数字

【实例1】scale变量用法举例：

刚开始的时候，10/3的值为3，不带小数部分，就是因为scale变量的默认值为0；后边给scale指定了一个大于0的值，就能看到小数部分了。

【实例2】ibase和obase变量用法举例：

注意：obase要尽量放在ibase前面，因为ibase设置后，后面的数字都是以ibase的进制来换算的。

内置函数

除了内置变量，bc还有一些内置函数，如下表所示：

函数名	作用
s(x)	计算x的正弦值，x是弧度值。
c(x)	计算x的余弦值，x是弧度值。
a(x)	计算x的反正切值，返回弧度值。
l(x)	计算x的自然对数。
e(x)	求e的x次方。
j(n,x)	贝塞尔函数，计算从n到x的阶数。

要想使用这些数学函数，在输入bc命令时需要使用-l选项，表示启用数学库。请看下面的例子：

在一行中使用多个表达式

在前边的例子中，我们基本上是一行一个表达式，这样看起来更加舒服；如果你愿意，也可以将多个表达式放在一行，只要用分号;隔开就行。请看下面的例子：

在Shell中使用bc计算器

在Shell脚本中，我们可以借助管道或者输入重定向来使用bc计算器。

管道是Linux进程间的一种通信机制，它可以将前一个命令（进程）的输出作为下一个命令（进程）的输入，两个命令之间使用竖线|分隔。
通常情况下，一个命令从终端获得用户输入的内容，如果让它从其他地方（比如文件）获得输入，那么就需要重定向。

此处我们并不打算展开讲解管道和重定向，不了解的小伙伴请自行百度。

借助管道使用bc计算器

如果读者希望直接输出bc的计算结果，那么可以使用下面的形式：

echo"expression"|bc

expression就是希望计算的数学表达式，它必须符合bc的语法，上面我们已经进行了介绍。在expression中，还可以使用Shell脚本中的变量。

使用下面的形式可以将bc的计算结果赋值给Shell变量：

variable=$(echo"expression"|bc)

variable就是变量名。

【实例1】最简单的形式：

[jb51.net]$echo"3*8"|bc
24
[jb51.net]$ret=$(echo"4+9"|bc)
[jb51.net]$echo$ret
13

【实例2】使用bc中的变量：

[jb51.net]$echo"scale=4;3*8/7"|bc
3.4285
[jb51.net]$echo"scale=4;3*8/7;last*5"|bc
3.4285
17.1425

【实例3】使用Shell脚本中的变量：

[jb51.net]$x=4
[jb51.net]$echo"scale=5;n=$x+2;e(n)"|bc-l
403.42879

在第二条命令中，$x表示使用第一条Shell命令中定义的变量，n是在bc中定义的新变量，它和Shell脚本是没关系的。

【实例4】进制转换：

#十进制转十六进制
[mozhiyan@localhost~]$m=31
[mozhiyan@localhost~]$n=$(echo"obase=16;$m"|bc)
[mozhiyan@localhost~]$echo$n
1F
#十六进制转十进制
[mozhiyan@localhost~]$m=1E
[mozhiyan@localhost~]$n=$(echo"obase=10;ibase=16;$m"|bc)
[mozhiyan@localhost~]$echo$n
30

借助输入重定向使用bc计算器

可以使用下面的形式将bc的计算结果赋值给Shell变量：

variable=$(bc<
其中，variable是Shell变量名，express是要计算的数学表达式（可以换行，和进入bc以后的书写形式一样），EOF是数学表达式的开始和结束标识（你也可以换成其它的名字，比如aaa、bbb等）。
请看下面的例子：


[jb51.net]$m=1E
[jb51.net]$n=$(bc<obase=10;
>ibase=16;
>print$m
>EOF
>)
[jb51.net]$echo$n
30
如果你有大量的数学计算，那么使用输入重定向就比较方便，因为数学表达式可以换行，写起来更加清晰明了。
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