在 shell 中使用 bc 更好地做算数，它是一种用于高级计算的数学语言。

大多数 POSIX 系统带有 GNU bc，这是一种任意精度的数字处理语言。它的语法类似于 C，但是它也支持交互式执行语句和处理来自标准输入（stdin）的数据。因此，它通常是以下问题的答案：“我如何在 Linux shell 中进行数学运算？”这种回应方式在网上很常见：

$ echo "1+1" | bc
2

尽管这是完全正确的，但很少有用户认为，与更直观的方式相比，它很优雅，例如：

$ 1+1  # 这不能工作
2

交互模式要容易一些：

$ bc
1+1
2
quit
$

但是交互模式并不总是适合简单计算想要的直观工作流，比如直接输入你想要的计算。因此我推荐 Bluebat 的纯 Bash 计算器。

bc 实际上提供了一种用于高级计算的数学语言。

含高级函数的 mathlib

bc 本身提供了基本的数学函数。你可以在交互式模式下测试它们：

$ bc
3^2
9
(3^2)*(9)/3
27

使用 --mathlib 选项获取高级函数，包括正弦、余弦、正切等。在交互式模式下，你可以测试其中一些。下面是 90 度的余弦：

c(90)
-.44807361612917015236

9 的正弦：

s(9)
.41211848524175656975

创建你自己的 bc 函数

你还可以在 bc 中创建自己的函数。函数定义以 define 关键字开始，并用大括号括起来。下面是一个输入到交互式会话中的简单函数，它返回给它的任意数字：

$ bc
define echo(n) {
  return (n);
}

在同一个交互式会话中，测试一下：

echo(2)
2
echo(-2)
-2

bc 中的 if 语句

bc 语言还有各种控制语句，其中最简单的是 if/else。语法乍一看可能很熟悉，但在如何处理大括号方面有些不同。请注意，if 语句的 else 子句包含在大括号中，而 then 子句不是，但两者都用分号终止。下面是一个返回数字 n 的绝对值的函数：

define abso(n) {
  if ( n > 0 ) return (n);
  { return (-n); }
}

在同一个交互式会话中，测试一下：

abso(-5)
5
abso(5)
5

将数据导入 bc

使用交互式会话对于快速计算和实验是可以容忍的，但在退出时会丢失数据，并且在出错时很难编辑。幸运的是，bc 可以从外部文件加载变量和函数。

下面是一个包含两个变量（sol 和 foo）的文件，以及一个用于查找绝对值的自定义 abso 函数：

sol=299792458

foo=42

define abso(n) {
  if ( n > 0 ) return (n);
  { return (-n); }
}

将它保存到名为 bcvars.bc 的文件中，以便导入 bc 交互式会话：

$ bc bcvars.bc
foo
42
sol
299792458
abso(-23)
23

使用 bc 助力你的数学

bc 语言相对简单，前提是你知道足够的数学知识来构造任何你想完成的方程。虽然 bc 默认提供了有用的基本函数，并允许你创建自己的函数，但你可以通过站在巨人的肩膀上来减少工作量。加载了用于数学基础知识和特定任务（例如，计算复利）的新函数的文件可从 GNU bc 页获得，同时也可获得 bc 完整文档。

如果你有兴趣在 shell 里更好地处理数学，试试 bc 。它不会使你成为数学天才，但它可能会让过程更简单。

via: https://opensource.com/article/20/7/bc-math

作者：Seth Kenlon 选题：lujun9972 译者：geekpi 校对：wxy

本文由 LCTT 原创编译，Linux中国 荣誉推出

有几个有趣的命令可以在 Linux 系统下做数学运算： expr、factor、jot 和 bc 命令。

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。

expr

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 （ 表达式 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：

变量递增

$ count=0
$ count=`expr $count + 1`
$ echo $count
1

完成简单运算

$ expr 11 + 123
134
$ expr 134 / 11
12
$ expr 134 - 11
123
$ expr 11 * 123
expr: syntax error      <== oops!
$ expr 11 \* 123
1353
$ expr 20 % 3
2

注意，你需要在 * 运算符之前增加 \ 符号，避免语法错误（注：* 是 bash 的通配符，因此需要用 \ 转义，下面的 > 也是由于是 bash 的管道符而需要转义）。% 运算符用于取余运算。

下面是一个稍微复杂的例子：

participants=11
total=156
share=`expr $total / $participants`
remaining=`expr $total - $participants \* $share`
echo $share
14
echo $remaining
2

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。

比较

下面让我们看一下比较的操作。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。

$ expr 11 = 11
1
$ expr 11 = 12
0

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。

$ age=11
$ expr $age = 11
1

在本例中，我们判断 10 是否大于 5，以及是否大于 99。

$ expr 10 \> 5
1
$ expr 10 \> 99
0

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。

#!/bin/bash

echo -n "Cost to us> "
read cost
echo -n "Price we're asking> "
read price

if [ `expr $price \> $cost` ]; then
 echo "We make money"
else
 echo "Don't sell it"
fi

下面，我们运行这个脚本：

$ ./checkPrice
Cost to us> 11.50
Price we're asking> 6
We make money

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：

#!/bin/bash

echo -n "Cost to us> "
read cost
echo -n "Price we're asking> "
read price

if [ `expr $price \> $cost` == 1 ]; then
 echo "We make money"
else
 echo "Don't sell it"
fi

factor

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。

$ factor 111
111: 3 37
$ factor 134
134: 2 67
$ factor 17894
17894: 2 23 389
$ factor 1987
1987: 1987

注：factor 命令对于最后一个数字没有返回更多因子，这是因为 1987 是一个质数。

jot

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。

$ jot 8 10
10
11
12
13
14
15
16
17

你也可以用如下方式使用 jot，这里我们要求递减至数字 2。

$ jot 8 10 2
10
9
8
7
5
4
3
2

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。

$ for i in `jot 7 17`; do echo April $i; done
April 17
April 18
April 19
April 20
April 21
April 22
April 23

bc

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：

$ echo "123.4+5/6-(7.89*1.234)" | bc
113.664

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。

$ echo "sqrt(256)" | bc
16
$ echo "s(90)" | bc -l
.89399666360055789051

事实上，bc 甚至可以计算 pi。你需要指定需要的精度。

$ echo "scale=5; 4*a(1)" | bc -l
3.14156
$ 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：

$ echo "ibase=16; F2" | bc
242
$ echo "obase=16; 242" | bc
F2

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。

简单的 bash 数学运算

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。

$ (( e = 11 ))
$ (( e = e + 7 ))
$ echo $e
18

$ (( e-- ))
$ echo $e
17

$ (( e = e ** 2 ))
$ echo $e
289

允许使用的运算符包括：

+ -     加法及减法
++ --   自增与自减
* / %   乘法、除法及求余数
**      指数运算（bash 中）
^       指数运算（bc 中）

你还可以使用逻辑运算符和布尔运算符：

$ ((x=11)); ((y=7))
$ if (( x > y )); then
> echo "x > y"
> fi
x > y

$ ((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：

$ if [ x > y ] << [ y > z ]; then echo "letters roll downhill"; fi
letters roll downhill

下面计算 2 的 3 次幂：

$ echo "2 ^ 3"
2 ^ 3
$ echo "2 ^ 3" | bc
8

总结

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。

感谢 @no1xsyzy 提出的修改意见。

via: https://www.networkworld.com/article/3268964/linux/how-to-do-math-on-the-linux-command-line.html

作者：Sandra Henry-Stocker 选题：lujun9972 译者：pinewall 校对：wxy

本文由 LCTT 原创编译，Linux中国 荣誉推出

假如你在一个图形桌面环境中需要一个计算器时，你可能只需要一路进行点击便可以找到一个计算器。例如，Fedora 工作站中就已经包含了一个名为 Calculator 的工具。它有着几种不同的操作模式，例如，你可以进行复杂的数学运算或者金融运算。但是，你知道吗，命令行也提供了一个与之相似的名为 bc 的工具？

bc 工具可以为你提供的功能可以满足你对科学计算器、金融计算器或者是简单计算器的期望。另外，假如需要的话，它还可以从命令行中被脚本化。这使得当你需要做复杂的数学运算时，你可以在 shell 脚本中使用它。

因为 bc 也被用于其他的系统软件，例如 CUPS 打印服务，所以它可能已经在你的 Fedora 系统中被安装了。你可以使用下面这个命令来进行检查：

dnf list installed bc

假如因为某些原因你没有在上面命令的输出中看到它，你可以使用下面的这个命令来安装它：

sudo dnf install bc

用 bc 做一些简单的数学运算

使用 bc 的一种方式是进入它自己的 shell。在那里你可以按行进行许多次计算。当你键入 bc 后，首先出现的是有关这个程序的警告：

$ 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'.

现在你可以按照每行一个输入运算式或者命令了：

1+1

bc 会回答上面计算式的答案是：

2

在这里你还可以执行其他的命令。你可以使用 加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、圆括号、指数符号（^） 等等。请注意 bc 同样也遵循所有约定俗成的运算规则，例如运算的先后顺序。你可以试试下面的例子：

(4+7)*2
4+7*2

若要退出 bc 可以通过按键组合 Ctrl+D 来发送 “输入结束”信号给 bc 。

使用 bc 的另一种方式是使用 echo 命令来传递运算式或命令。下面这个示例就是计算器中的 “Hello, world” 例子，使用 shell 的管道函数（|） 来将 echo 的输出传入 bc 中：

echo '1+1' | bc

使用 shell 的管道，你可以发送不止一个运算操作，你需要使用分号来分隔不同的运算。结果将在不同的行中返回。

echo '1+1; 2+2' | bc

精度

在某些计算中，bc 会使用精度的概念，即小数点后面的数字位数。默认的精度是 0。除法操作总是使用精度的设定。所以，如果你没有设置精度，有可能会带来意想不到的答案：

echo '3/2' | bc
echo 'scale=3; 3/2' | bc

乘法使用一个更复杂的精度选择机制：

echo '3*2' | bc
echo '3*2.0' | bc

同时，加法和减法的相关运算则与之相似：

echo '7-4.15' | bc

其他进制系统

bc 的另一个有用的功能是可以使用除了十进制以外的其他计数系统。例如，你可以轻松地做十六进制或二进制的数学运算。可以使用 ibase 和 obase 命令来分别设定输入和输出的进制系统。需要记住的是一旦你使用了 ibase，之后你输入的任何数字都将被认为是在新定义的进制系统中。

要做十六进制数到十进制数的转换或运算，你可以使用类似下面的命令。请注意大于 9 的十六进制数必须是大写的（A-F）：

echo 'ibase=16; A42F' | bc
echo 'ibase=16; 5F72+C39B' | bc

若要使得结果是十六进制数，则需要设定 obase ：

echo 'obase=16; ibase=16; 5F72+C39B' | bc

下面是一个小技巧。假如你在 shell 中做这些十六进制运算，怎样才能使得输入重新为十进制数呢？答案是使用 ibase 命令，但你必须设定它为在当前进制中与十进制中的 10 等价的值。例如，假如 ibase 被设定为十六进制，你需要输入：

ibase=A

一旦你执行了上面的命令，所有输入的数字都将是十进制的了，接着你便可以输入 obase=10 来重置输出的进制系统。

结论

上面所提到的只是 bc 所能做到的基础。它还允许你为某些复杂的运算和程序定义函数、变量和循环结构。你可以在你的系统中将这些程序保存为文本文件以便你在需要的时候使用。你还可以在网上找到更多的资源，它们提供了更多的例子以及额外的函数库。快乐地计算吧！

via: https://fedoramagazine.org/bc-command-line-calculator/

作者：Paul W. Frields 译者：FSSlc 校对：wxy

本文由 LCTT 原创编译，Linux中国 荣誉推出

每个现代的Linux桌面发行版都预装着一个带有图形界面的计算器程序。不过如果你的工作区中全是命令行窗口，那么你一定会在其中的一个命令行窗口中处理一些数字相关的问题。或许你在寻找一款基于命令行的计算器程序。如果是这样的话，GNU bc（“basic calculator”的缩写）会是你不二的选择。当然Linux下有很多基于命令行的计算器应用，我认为GNU bc是功能最强大和最有用的。

在GNU时代之前，bc实际上是一个著名的精密计算语言。它的诞生要追溯到70年代的Unix时期了。最初bc作为一个语法和C语言相似的编程语言而著名。随着时间的改变，最开始的bc演化成POSIX bc，最后变成了今天的GNU bc。

GNU bc的特性

现在的GNU bc是早期bc经过若干次改进和功能增强的结果。目前它被所有的主流GNU/Linux发行版所收纳。GNU bc支持高精度数字和多种数值类型（例如二进制、十进制、十六进制）的输入输出。

如果你对C语言很熟悉的话，你会发现bc使用了和C语言一样或相似的算术操作符。所支持的操作符包括算术运算符（+, -, *, /, %, ++, --）、比较运算符（<, >, ==, !=, <=, >=）、逻辑运算符（!, &&, ||）、位运算符（&, |, ^, ~, <<, >>）和复合赋值运算符（+=, -=, *=, /=, %=, &=, |=, ^=, &&=, ||=, <<=, >>=）。bc内置了很多有用的函数，像是平方根、正弦、余弦、反正弦、自然对数、指数等。

如何使用GNU bc

作为一个基于命令行的计算器，GNU bc的使用没有限制。在本文中，我会向大家介绍bc命令的几个常用的特性。如果你想要更加详细的指导，你可以查阅官方指南。

如果你没有一个预先写好的bc脚本，那么你可以在交互模式下运行bc。在这种模式下，你输入的以回车结束的任何声明或者表达式会被立刻计算出结果。你需要输入以下命令来进入bc的交互界面。如果想退出bc，你可以输入'quit'并且按回车。

$ bc 

本文下面展示的例子请在bc交互界面中输入。

输入表达式

如果想要计算一个算术表达式，我们可以在闪烁的光标处输入该表达式，然后按回车确认。你也可以将该结果存储到一个变量中，然后在其他表达式中使用该变量。

在一个bc的交互界面中，保存着没有个数限制的命令历史记录。使用上方向键来查看之前输入的命令。如果你想限制历史记录保存的命令数量，你可以将一个名为history的特殊变量设置成你希望的数值。该变量默认为-1，也就是“历史记录数量没有限制”。

输入输出进制切换

经常会发生的是，你输入一个表达式并且想使用二进制或者十六进制来显示结果。bc允许你在输入输出数字的进制间转换。输入和输出的数系基分别存储在ibase和obase变量中，默认值为10，有效的数值是2到16（或者环境变量BCBASEMAX的值）。你只需要更改ibase和obase的值就可以在不同进制之间转换了。下面是一个求两个十六进制/二进制数和的例子：

需要注意的是，我有意地将obase=16放到了ibase=16前面，反过来则是不可以的。这个是因为如果我先输入ibase=16，那么随后输入的obase=16中的16会被认为是16进制的数字，也就是十进制的22。当然这个不是我们所期望的。

调整精度

在bc中，数字的精度存储在一个名为scale的特殊变量中。该变量表示小数点后数字的个数。scale默认为0，意味着所有的数字和结果以整数形式储存。你可以通过改变scale这个特殊变量的值，来调整数值的精度。

scale=4 

使用内置函数

除了简单的算术操作符，GNU bc还通过外部的数学函数库来提供许多高级的数学函数。你可以在命令行界面使用“-l”选项来打开bc。

这里描述了一些内置的函数。

N的二次方根：

 sqrt(N) 

X的正弦（X是弧度）：

s(X)

X的余弦（X是弧度）：

c(X)

X的反正弦（返回值是弧度）：

a(X)

X的自然对数：

l(X)

X的指数对数：

e(X) 

当做语言来用

作为一个计算语言，GNU bc支持简单的声明（变量赋值、中断、返回等）、复合语句（if、while、for loop等）和自定义函数。在这里我不会涉及到这些特性的细节，不过你可以通过官方指南来学习如何使用这些特性。下面是一个简单的函数示例：

define dummy(x){
return(x * x);
}
dummy(9)
81
dummy(4)
16 

在非交互界面下使用GNU bc

到目前为止，我们一直在交互界面下使用bc。不过更加流行的使用bc的方法是在没有交互界面的脚本中运行bc。这种情况下，你可以使用echo命令并且借助管道来向bc发送输入内容。例如：

$ echo "40*5" | bc
$ echo "scale=4; 10/3" | bc
$ echo "obase=16; ibase=2; 11101101101100010" | bc

总结一下，GNU bc是一款强大并且通用的基于命令行的计算器应用，它绝对不会让你失望。它预装在所有的现代Linux发行版中，bc可以让你不用离开命令行就可以进行高效的数学计算。所以，GNU bc一定会是你的最爱。

via: http://xmodulo.com/command-line-calculator-linux.html

作者：Dan Nanni 译者：JonathanKang 校对：wxy

本文由 LCTT 原创翻译，Linux中国 荣誉推出