使用 GNU bc 在 Linux shell 中进行数学运算

使用 bc 在 shell 中进行更好的数学运算,bc 是一种用于高级计算的数学语言。
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大多数 POSIX 系统都预装了 GNU bc,这是一种任意精度数值处理语言。它的语法类似于 C 语言,但也支持语句的交互式执行和处理来自标准输入 (stdin) 的数据。因此,它通常是“如何在 Linux shell 中进行数学运算?”这个问题的答案。这种风格的回答在网上很常见

$ echo "1+1" | bc
2

虽然这完全有效,但很少有用户认为它比更直观的方式(例如)更优雅:

$ 1+1  #this does not work
2

交互模式稍微容易一些

$ bc 
1+1
2
quit
$

但是交互模式并不总是符合人们期望的直观工作流程,例如只是输入你想要的计算。为此,我推荐 Bluebat 的 纯 Bash 计算器

bc 实际提供的是一种用于高级计算的数学语言。

带有 mathlib 的高级函数

bc 本身提供基本的数学函数。你可以在交互模式下测试它们

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

使用 --mathlib 选项可以获得高级函数,包括正弦、余弦、正切等等。在交互模式下,你可以测试其中的一些函数。这是 90 的余弦值:

c(90)
-.44807361612917015236

9 的正弦值:

s(9)
.41211848524175656975

创建你自己的 bc 函数

你也可以在 bc 中创建自己的函数。函数定义以 define 关键字开头,并用花括号括起来。这是一个简单的函数,输入到交互式会话中,它返回给定的任何数字:

$ 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 语言还具有各种控制语句,其中最简单的是 if/else。语法乍一看可能很熟悉,但花括号的处理方式存在细微之处。请注意,if 语句的 else 子句用花括号括起来,而 then 子句则没有,但两者都以分号终止。这是一个查找数字 n 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

对于快速计算和实验来说,在交互式会话中工作是可以忍受的,但是当你退出时,你的数据会丢失,并且当你犯错时很难编辑。幸运的是,bc 可以从外部文件加载变量和函数。

这是一个包含两个变量(solfoo)和一个自定义的 abso 函数(用于查找绝对值)的文件:

sol=299792458

foo=42

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

将此保存到一个名为 bcvars.bc 的文件中,以便你可以将其导入到 bc 交互式会话中:

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

使用 bc 增强你的数学能力

bc 语言相对简单,前提是你对数学有足够的了解,可以构建出你想要完成的任何方程。虽然 bc 默认提供有用的基本函数,并允许你创建自己的函数,但你可以站在巨人的肩膀上,从而减少你的工作量。包含新函数的文件,无论是用于数学基础知识还是用于特定任务(例如,计算复利),都可以在 GNU bc 页面bc 完整文档 中找到。

如果你有兴趣在 shell 中进行更好的数学运算,请尝试 bc。它不会让你变成数学天才,但它可能会让你更容易成为天才。

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Seth Kenlon
Seth Kenlon 是一位 UNIX 极客、自由文化倡导者、独立多媒体艺术家和 D&D 爱好者。他曾在电影和计算机行业工作,而且经常同时进行。

5 条评论

感谢这篇文章。bc 是一个相当奇怪但有用的应用程序,并且能够用于创建调用多个外部函数的复杂算法。

我对“if”语句有一些注释,但仅限于 GNU bc,这是大多数人可能遇到的版本
* “if-else”结构实际上很熟悉,它对花括号的处理与 awk 中使用的处理方式相同。
* 如果使用换行符来终止语句,则分号是可选的,就像在 awk 中一样。

为了演示这一点,你的“abso(x)”函数在 GNU bc 中可以写成如下形式:

define abso(x) {
auto y
if (x >= 0) {
y = x
} else {
y = -x
}
return y
}

上面使用局部变量“y”纯粹是为了演示 if-else 结构,y 的值在函数末尾返回。

我希望这条评论对你有用。GNU bc 手册也值得一读,对于那些可能对了解更多信息感兴趣的人来说。

要在不使用管道的情况下使用相同的 shell
bc<<<1+1

非常感谢这篇文章。我想将其翻译成西班牙语,以适应我的网站。我显然会注明原始来源。我想征求你的许可。谢谢!

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