Shell 编程快速入门 之 数学计算和函数基础

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