Shell 编程快速入门 之 数学计算和函数基础

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目录

1. 求两数之和

整数之和

浮点数之和 

2. 计算1-100的和

for...in

C风格for循环

while...do

until...do

while和until的区别

关系运算符

break与continue的区别 

3. shell函数基础知识

函数定义 

函数名

函数体

参数

返回值

return返回值的含义

return与echo返回值的区别

4. 自定义库函数

定义库函数

调用库函数

执行结果

5. 递归函数

递归法实现阶乘函数

改用循环实现

1. 求两数之和

整数之和

shell程序的数字类型只有整数类型一种，并不支持浮点数。如：

hann@HannYang:~$ cat sum.sh
#!/bin/bash

# 读取第一个数
echo "请输入第一个数："
read a

# 读取第二个数
echo "请输入第二个数："
read b

# 计算两个数的和
sum=$(( a + b ))

# 输出结果
echo "这两个数的和为：$sum"
hann@HannYang:~$ bash sum.sh
请输入第一个数：
5
请输入第二个数：
3
这两个数的和为：8
hann@HannYang:~$

浮点数之和 

在shell编程中，浮点数只能被用作字符串来操作，脚本语法本身不提供浮点数的操作方法，但可以调用bc, awk等外部命令来计算并返回结果。如：

hann@HannYang:~$ cat sum2.sh
#!/bin/bash

num1=3.14
num2=2.72

# 计算和
sum=$(echo "$num1 + $num2" | bc)
echo "$num1 + $num2 = $sum"

sum=$(echo $num1 $num2 | awk '{print $1+$2}')
echo "$num1 + $num2 = $sum"
hann@HannYang:~$ bash sum2.sh
3.14 + 2.72 = 5.86
3.14 + 2.72 = 5.86

2. 计算1-100的和

用1~100累和的例子，示例循环结构的各种语句的写法：

for...in

hann@HannYang:~$ sum=0;for i in {1..100};do let sum+=i;done;echo $sum

C风格for循环

hann@HannYang:~$ sum=0;for ((i=1; i<=100; i++));do let sum+=i;done;echo $sum

while...do

sum=0  # 初始化变量sum为0
i=1  # 初始化计数器i为1
while [ $i -le 100 ]; do  # 当计数器i小于等于100时执行循环体
    let sum+=i  # 将当前整数累加到sum中
    i=$((i+1))  # 计数器自增1
done  # 结束循环
echo $sum  # 打印出变量sum的值

until...do

sum=0  # 初始化变量sum为0
i=1  # 初始化计数器i为1
until [ $i -gt 100 ]; do  # 当计数器i大于100时执行循环体
    let sum+=i  # 将当前整数累加到sum中
    i=$((i+1))  # 计数器自增1
done  # 结束循环
echo $sum  # 打印出变量sum的值

while和until的区别

while循环是当条件测试为真时执行，为假时退出循环
until循环是当条件测试为假时执行，为真时退出循环

while A; do 等价于 until not A; do
until A; do 等价于 while not A; do

while [ ! $i -gt 100 ]; do  <==> until [ $i -gt 100 ]; do
until [ ! $i -le 100 ]; do  <==> while [ $i -le 100 ]; do

关系运算符

-eq    equal 即 ==，检测两个数是否相等，相等返回 true。
-ne    not equal 即 !=，检测两个数是否不相等，不相等返回 true。
-gt    great than 即 >，检测左边的数是否大于右边的，如果是，则返回 true。
-lt     less than 即 <，检测左边的数是否小于右边的，如果是，则返回 true。
-ge    great equal 即>=，检测左边的数是否大于等于右边的，如果是，则返回 true。
-le    less equal，即<=，检测左边的数是否小于等于右边的，如果是，则返回 true。

break与continue的区别 

break语句用于退出本层循环，当执行到break会立即跳出当前循环，执行后续代码。
在多层嵌套循环中，break只会跳出最近的一层循环。

continue语句用于结束本次循环，跳过本次循环中剩余的代码，直接进入下一次循环。
在多层嵌套循环中，continue只会跳过最近的一层循环。

两种语句的基本用法与其它语言的基本一样，不另举例说明。

3. shell函数基础知识

函数定义 

函数名

Shell函数用关键字 function 声明，跟在后面的 name 即函数名。声明后就用"函数名 [参数]"来调用函数。function 非必须，也能用函数名加一对括号 name() { ... } 来声明定义函数。

函数体

函数名后的 { Commands; } 即函数体，是实现函数功能的主体。

参数

Shell函数可以通过参数接收输入的值。在函数定义时，可以在括号中指定参数列表。参数可以在函数体中使用，也可以通过特殊变量$#获取函数的参数个数，通过特殊变量$@获取所有的参数。

返回值

Shell函数可以有一个返回值，可以使用return语句返回一个值。返回值的范围是0到255之间，0表示成功，非零值表示错误。如果函数中没有return语句，或者使用exit命令退出函数，则函数的返回值为退出命令的返回值。

如一个计算2数之和的函数：

#!/bin/bash
function add() {
  local a=$1
  local b=$2
  local res=$((a + b))
  return $res
}

add 3 5
result=$?
echo "The result is: $result"

return返回值的含义

最后结果是从$?获取的，其实$?与其它语言中函数返回值是有区别 ，$? 本质上是返回上一条命令的退出状态，并且只是0~255间的整数，也就是最多返回256种状态。

除了$?还有另外4个特殊的变量，它们分别表示以下含义：

  • $$：表示当前Shell进程的进程ID（PID）。
  • $#：表示传递给脚本或函数的参数个数。
  • $@：表示以空格分隔的所有参数，将所有参数视为单个字符串。
  • $*：表示所有参数作为单独的字符串展开，每个参数之间用一个空格分隔。

例程：

hann@HannYang:~$ more sum3.sh
#!/bin/bash

function special_vars() {
  echo "Current PID \$: $$"
  echo "Number of arguments #: $#"
  echo "All arguments (as a single string) @: $@"
  echo "All arguments separated by spaces *: $*"
  echo
  return $(($1+$2+$3))
}

special_vars 1 2 3 4 5
echo "? = "$?
echo "\$ = "$$
echo "# = "$#
echo "@ = "$@
echo "* = "$*
hann@HannYang:~$ bash sum3.sh
Current PID $: 1679
Number of arguments #: 5
All arguments (as a single string) @: 1 2 3 4 5
All arguments separated by spaces *: 1 2 3 4 5

? = 6
$ = 1679
# = 0
@ =
* =

$？只能函数执行后调用，$#,$@,$*只能在函数内部调用，$$则在函数内外都能调用。

return与echo返回值的区别

为了显示两者的不通，echo后加了“sum=”，而return只能返回整数0~255。

例程：

#!/bin/bash
function add() {
  local a=$1
  local b=$2
  local res=$((a + b))
  echo sum=$res
  return $res
}

Result=$(add 100 155)
echo "The result is: $?"
echo "The result is: $Result"

Result=$(add 100 156)
echo "The result is: $?"
echo "The result is: $Result"

Result=$(add 155 358)
echo "The result is: $?"
echo "The result is: $Result"

echo "The result is: $(( (155+358)%256 ))"

输出：

The result is: 255
The result is: sum=255
The result is: 0
The result is: sum=256
The result is: 1
The result is: sum=513
The result is: 1

注意：

return 返回表达式的值，如溢出范围可以认为是 表达式与256相余的结果。

所以shell函多用echo来返回一个字串结果$res再进行调用，而return一般不会作函数值返回语句，它的真实用途是来返回程序运行状态的，比如：

例1：

hann@HannYang:~$ cat test.sh
#!/bin/bash

function filecount {
    # 检查目录是否存在
    if [ -d "$1" ]; then
        # 目录存在，计算文件数
        echo $(ls -l "$1" | grep "^-" | wc -l)
        return 1
    else
        # 目录不存在，返回0
        return 0
    fi
}

dir="$1"
count=$(filecount $dir)

if [ $? = 1 ]
then
    echo "Dir $dir exists，files：$count"
else
    echo "Dir $dir does'nt exist."
fi

dir="$2"
count=$(filecount $dir)

if [ $? = 0 ]
then
    echo "Dir $dir does'nt exist."
else
    echo "Dir $dir exists，files：$count"
fi
hann@HannYang:~$ bash test.sh rust golang
Dir rust exists，files：4
Dir golang does'nt exist.

例2：

hann@HannYang:~$ cat chkpid.sh
checkpid()
{
   #定义本地变量i
    local i

   #使用for循环遍历传递给此函数的所有参数
    for i in $*
    do
       #如果目录/proc/$i存在，则执行此函数返回0
       #在一般的Linux系统中，如果进程正在运行，则在/proc目录下会存在一个以进程号命名的子目录
       [ -d "/proc/$i" ] && return 0
    done

    #返回1
    return 1
}

#调用函数checkpid
checkpid $1 $2 $3

if [ $? = 0 ]
then
    echo "The one of them is running."
else
    echo "These PIDS are not running!"
fi
hann@HannYang:~$ bash chkpid.sh 866
The one of them is running.
hann@HannYang:~$ bash chkpid.sh 866 867 1882
The one of them is running.
hann@HannYang:~$ bash chkpid.sh 1882
These PIDS are not running!
hann@HannYang:~$ bash chkpid.sh 868 1882
These PIDS are not running!

可变参数函数

"$@"的应用： in $@表示遍历所有参数组成的“可迭代数组”。

示例：

#!/bin/bash

# 定义可变参数的函数
function sum4() {
  local sum=0
  for arg in "$@"
  do
    sum=$((sum + arg))
  done
  echo "The sum is: $sum"
}

# 调用函数并传递参数
sum4 10 20 30 50
sum4 1 2 3 4 5 6

输出：

The sum is: 110
The sum is: 21 

4. 自定义库函数

定义库函数

例：写一个函数库，如命名为 math_fun.sh 

function add
{
    echo "`expr $1 + $2`"
}

function sub
{
    echo "`expr $1 - $2`"
}

function mul
{
    echo "`expr $1 \* $2`"
}

function div
{
    if [ $2 = 0 ]; then
        return 0
    else
        echo "`expr $1 / $2`"
        return 1
    fi
}

调用库函数

在调用库文件的函数时，使用点符号“ . ” + 库函数文件名（指明文件的绝对路径、相对路径都行）进行调用。如 test_fun.sh ：

#!/bin/bash
. math_fun.sh

add 10 20

sub 90 100

mul 5 6

div 100 25

div 0 100

div 100 0
if [ $? = 0 ];then
    echo "Error: divide by zero."
fi

执行结果

hann@HannYang:~$ bash test_fun.sh
30
-10
30
4
0
Error: divide by zero.

5. 递归函数

递归函数是一种在程序中调用自身的函数。在 Shell 编程中，也能使用递归函数来解决一些问题，例如计算阶乘、斐波那契数列等。

递归函数的实现需要满足以下两个条件：

  1. 函数必须有一个终止条件，否则会无限循环下去。
  2. 函数必须能够将问题分解成更小的问题，并且能够通过调用自身来解决这些小问题。

递归法实现阶乘函数

#!/bin/bash

factorial() {
    if [ $1 -le 1 ]
    then
        echo 1
    else
        echo $(( $1 * $(factorial $(( $1 - 1 ))) ))
    fi
}

read -p "请输入一个整数：" num
result=$(factorial $num)
echo "$num 的阶乘为 $result"

改用循环实现

#!/bin/bash

factorial() {
    local result=1
    for ((i=1; i<=$1; i++))
    do
        result=$((result * i))
    done
    echo $result
}

read -p "请输入一个整数：" num
result=$(factorial $num)
echo "$num 的阶乘为 $result"

完

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