如何在bash中使用浮点数算术？

Question

我正在尝试在Bash脚本中计算两个图像宽度的商，但是Bash给出了0作为结果：

RESULT=$(($IMG_WIDTH/$IMG2_WIDTH))

我已经学习了Bash指南，知道应该使用bc。在网上的所有例子中，他们都使用bc。在echo中，我尝试将相同的内容放入我的SCALE中，但它没有起作用。

这是我在教程中找到的例子：

echo "scale=2; ${userinput}" | bc 

我该如何让Bash输出一个像 0.5 这样的浮点数？

- Medya Gh

---

对于每个在脚本中尝试使用浮点数算术的人，你需要问自己一个问题：_我真的需要使用浮点数算术吗？_有时候可以完全不用。例如，请参考BashFAQ/022的最后一部分。 - gniourf_gniourf

可以教授bash，例如浮点结果的整数除法。 - Cyrus

Answer 1

你做不到。Bash只支持整数；你必须委托使用像bc这样的工具。

- Ignacio Vazquez-Abrams

---

如何将类似 bc 这样的工具委派给 RESULT 变量以获得答案？ - Medya Gh

所以你的意思是像这样 VAR=$(echo "scale=2; $(($IMG_WIDTH/$IMG2_WIDTH))" | bc) 吗？ - Medya Gh

@Shevin VAR=$(echo "scale=2; $IMG_WIDTH/$IMG2_WIDTH" | bc) 或 VAR=$(bc <<<"scale=2;$IMG_WIDTH/$IMG2_WIDTH")，而不使用 $(( ))（双括号）；$(( )) 会在执行命令之前被 bash 展开。 - Nahuel Fouilleul

没错，但是awk通常更可能已经在系统中安装好了。 - CMCDragonkai

@NahuelFouilleul，你的答案最好。应该独立成为一个答案，并被接受为答案。这一行代码非常有用：VAR=$(bc <<<"scale=2;$IMG_WIDTH/$IMG2_WIDTH")。需注意保持原文意思不变，使翻译更加通俗易懂。 - David

Answer 2

你可以这样做：

bc <<< 'scale=2; 100/3'
33.33

更新 20130926：你可以使用：

bc -l <<< '100/3' # saves a few hits
33.33333333333333333333

- aayoubi

---

@AndreasSpindler 这是一个有点老的帖子，但如果有人想知道，可以通过应用比例命令来更改，例如 bc -l <<< 'scale=2; 100/3'。 - Martie

如果你希望在bash中使用scale=0获取一个整数以供以后使用，请注意。从v1.06.95开始，由于某种原因，当输入数字具有小数部分时，bc会忽略scale变量。也许这在文档中有提到，但我找不到了。尝试：echo $(bc -l <<< 'scale=0; 1*3.3333') - Greg Bell

@GregBell 人手册上说：“除非特别说明，否则结果的比例是所涉及表达式的最大比例。”并且对于“/”运算符有一个额外的注释：“结果的比例是变量比例的值。” - psmith

谢谢@psmith。有趣的是，在除法中它说“结果的精度是变量精度的值”，但乘法不是这样。我的更好的例子：bc <<< 'scale=1; 1*3.00001' 精度是5，原因不明，bc <<< 'scale=1; 1/3.000001' 精度为1。有趣的是，除以1可以解决问题：bc <<< 'scale=1; 1*3.00001/1' 精度为1。 - Greg Bell

为了避免“语法错误：重定向意外”，请使用echo 'scale=2; 100/3' | bc而不是bc <<< 'scale=2; 100/3'。 - M Imam Pratama

Answer 3

bash

正如其他人所指出的，bash不支持浮点数运算，尽管您可以使用一些固定的小数位技巧来模拟，例如使用两个小数位：

echo $(( 100 * 1 / 3 )) | sed -e 's/..$/.&/;t' -e 's/.$/.0&/'

输出：

.33

请参考Nilfred的回答，该回答提供了一种类似但更简洁的方法。

备选方案

除了上述的bc和awk方案外，还有以下方案：

clisp

clisp -x '(/ 1.0 3)'

使用清理过的输出：

clisp --quiet -x '(/ 1.0 3)'

或通过 stdin：

echo '(/ 1.0 3)' | clisp --quiet | tail -n1

dc

echo 2k 1 3 /p | dc

天才CLI计算器

echo 1/3.0 | genius

ghostscript

echo 1 3 div = | gs -dNODISPLAY -dQUIET | sed -n '1s/.*>//p' 

gnuplot

echo 'pr 1/3.' | gnuplot

Imagemagick

convert xc: -format '%[fx:1/3]' info:

或通过 stdin：

echo 1/3 | { convert xc: -format "%[fx:$(cat)]" info:; }

jq

jq -n 1/3

或者通过 stdin：

echo 1/3 | jq -nf /dev/stdin

ksh

echo 'print $(( 1/3. ))' | ksh

lua

lua -e 'print(1/3)'

或通过标准输入：

echo 'print(1/3)' | lua

最大值

echo '1/3,numer;' | maxima

输出已经清理:

echo '1/3,numer;' | maxima --quiet | sed -En '2s/[^ ]+ [^ ]+ +//p'

node

echo 1/3 | node -p

octave

echo 1/3 | octave

perl

echo print 1/3 | perl

python2

echo print 1/3. | python2

python3

echo 'print(1/3)' | python3

R

echo 1/3 | R --no-save

输出已经清理干净:

echo 1/3 | R --vanilla --quiet | sed -n '2s/.* //p'

ruby

echo puts 1/3.0 | ruby

单位

units 1/3

使用紧凑输出：

units --com 1/3

wcalc

echo 1/3 | wcalc

清理后的输出：

echo 1/3 | wcalc | tr -d ' ' | cut -d= -f2

zsh

print $(( 1/3. ))

或通过 stdin：

echo 'print $(( 1/3. ))' | zsh

其他资料来源

Stéphane Chazelas 在 UL 上回答了一个类似的问题。点击查看。

- Thor

---

好的回答。我知道这是在问题发布几年后才发布的，但它更值得成为被采纳的答案。 - Brian Cline

如果您有可用的zsh，那么考虑使用zsh编写脚本而不是Bash可能是值得的。 - Andrea Corbellini

不错的列表。遗憾的是，第一个“bash”方法有一个缺陷。如果结果少于两个数字（=模拟小数位），那么“sed”将无法进行替换。例如对于“1/50”，echo $(( 100*1/50)) | sed 's/..$/.&/'打印出2而不是0.02。 - Socowi

@Socowi：确实，在这种情况下需要进行第二次替换，请查看更新版本。 - Thor

同时也要强调的是，bc不支持浮点数。它使用固定点数，这是一个重大区别。 - Katastic Voyage

Answer 4

稍微改进了marvin的回答：

RESULT=$(awk "BEGIN {printf \"%.2f\",${IMG_WIDTH}/${IMG2_WIDTH}}")

bc并不总是作为预装软件包提供。

- adrianlzt

---

awk脚本需要一个“exit”来防止它从输入流中读取。我还建议使用awk的“-v”标志来防止倾斜牙签综合症。因此：RESULT=$(awk -v dividend="${IMG_WIDTH}" -v divisor="${IMG2_WIDTH}" 'BEGIN {printf "%.2f", dividend/divisor; exit(0)}') - aecolley

一种更加冗长的方法是从输入流中读取参数: RESULT=$(awk '{printf("result= %.2f\n",$1/$2)}' <<<" $IMG_WIDTH $IMG2_WIDTH "。将结果保留两位小数。 - jmster

bc 是 POSIX 的一部分，通常预先安装。 - fuz

这个在我使用 Windows 7 的 Git Bash 中有效...谢谢 :) - The Beast

Answer 5

你可以通过加上-l选项（大写字母L）来使用bc

RESULT=$(echo "$IMG_WIDTH/$IMG2_WIDTH" | bc -l)

- user1314742

---

如果我在系统中不加上“-l”，bc 就无法进行浮点数计算。 - starbeamrainbowlabs

Answer 6

作为bc的替代方案，您可以在脚本中使用awk。

例如:

echo "$IMG_WIDTH $IMG2_WIDTH" | awk '{printf "%.2f \n", $1/$2}'

以上中，" %.2f "告诉printf函数以小数点后两位返回浮点数。我使用echo将变量作为字段输入，因为awk可以正常处理它们。"$1"和"$2"是指输入到awk的第一个和第二个字段。

您可以使用以下方式将结果存储为其他变量：

RESULT = `echo ...`

- marvin

---

太好了！谢谢。这对于没有bc的嵌入式环境非常有帮助。你为我节省了一些交叉编译的时间。 - enthusiasticgeek

Answer 7

在浮点数出现之前，使用的是固定小数位的逻辑：

IMG_WIDTH=100
IMG2_WIDTH=3
RESULT=$((${IMG_WIDTH}00/$IMG2_WIDTH))
echo "${RESULT:0:-2}.${RESULT: -2}"
33.33

最后一行是bash命令，如果没有使用bash，请尝试使用以下代码代替：

IMG_WIDTH=100
IMG2_WIDTH=3
INTEGER=$(($IMG_WIDTH/$IMG2_WIDTH))
DECIMAL=$(tail -c 3 <<< $((${IMG_WIDTH}00/$IMG2_WIDTH)))
RESULT=$INTEGER.$DECIMAL
echo $RESULT
33.33

这段代码背后的原理是：在进行除法运算之前将数值乘以100，以获得2位小数。

- Nilfred

---

技术术语为定点算术。 - milahu

为了处理小结果（例如IMG2_WIDTH=3000）并防止出错，在bash中的echo之前添加以下行：[[ ${#RESULT} -lt 2 ]] && RESULT="0$RESULT"。 - Bryan Roach

为了处理小结果（例如IMG2_WIDTH=3000）并防止出错，在echo之前添加以下代码（在bash中）：[[ ${#RESULT} -lt 2 ]] && RESULT="0$RESULT"。 - Bryan Roach

Answer 8

现在尝试zsh是完美的时机，它几乎是bash的超集，具有许多额外的不错特性，包括浮点数运算。以下是您在zsh中的示例：

% IMG_WIDTH=1080
% IMG2_WIDTH=640
% result=$((IMG_WIDTH*1.0/IMG2_WIDTH))
% echo $result
1.6875

这篇帖子可能对你有所帮助：bash-是否值得在日常使用中切换到zsh？

- Penghe Geng

---

我非常喜欢 zsh，已经使用了 4 年了。但重点是交互式使用。需要 zsh 的脚本通常在不同的设备上不太便携，因为它通常不是标准的（公认的）。很遗憾（公正地说，也许这没关系；OP 没有说清楚它将如何使用）。 - Brian Cline

Answer 9

如何在Bash中进行浮点数计算：

与使用bc命令的 "here strings" (<<<) 不同，就像最受欢迎的示例之一所做的那样，这是我最喜欢的bc浮点数示例，直接来自bc手册的EXAMPLES部分（请参阅手册页man bc）。

在我们开始之前，请知道一个关于π的方程式： pi = 4*atan(1)。下面的a()是bc数学函数atan()。

1. 这是如何将浮点数计算结果存储到bash变量中的方法--在本例中存储到名为pi的变量中。请注意，scale=10在此处设置精度为10位小数。此后的任何小数位都会被截断。

    pi=$(echo "scale=10; 4*a(1)" | bc -l)
   

2. 现在，为了让一行代码同时打印出该变量的值，只需将echo命令作为后续命令添加到末尾，如下所示。请注意，指定了10位小数的截断：

    pi=$(echo "scale=10; 4*a(1)" | bc -l); echo $pi
    3.1415926532
   

3. 最后，我们来加入一些四舍五入。这里我们将使用printf函数将结果保留4位小数。请注意，3.14159...现在四舍五入为3.1416。由于我们进行了四舍五入，因此不再需要使用scale=10来截断到10位小数，因此我们将删除该部分。以下是最终解决方案：

    pi=$(printf %.4f $(echo "4*a(1)" | bc -l)); echo $pi
    3.1416
   

这是另一个非常棒的应用程序和演示，展示了上述技术：测量和打印运行时间。

（另请参见我在此处的其他答案）。

请注意，dt_min 从 0.01666666666... 被舍入为 0.017：

start=$SECONDS; sleep 1; end=$SECONDS; dt_sec=$(( end - start )); dt_min=$(printf %.3f $(echo "$dt_sec/60" | bc -l)); echo "dt_sec = $dt_sec; dt_min = $dt_min"
dt_sec = 1; dt_min = 0.017

相关：

• [我的回答] Bash中的数学运算：如何使用所有Bash运算符（+，-，/，*，**，&，&&，<<等），以及在Bash中进行算术扩展
• [我的回答] https://unix.stackexchange.com/questions/52313/how-to-get-execution-time-of-a-script-effectively/547849#547849
• [我的问题] 在Bash中三个左尖括号（`<<<`）是什么意思？
• https://unix.stackexchange.com/questions/80362/what-does-mean/80368#80368
• https://askubuntu.com/questions/179898/how-to-round-decimals-using-bc-in-bash/574474#574474

- Gabriel Staples

---

扎实的答案，附有详细的示例和用例，并使用printf进行四舍五入。 - downvoteit

Answer 10

如果您找到了偏好的变体，还可以将其包装到一个函数中。

这里我将一些bashism包装到div函数中：

一行代码：

function div { local _d=${3:-2}; local _n=0000000000; _n=${_n:0:$_d}; local _r=$(($1$_n/$2)); _r=${_r:0:-$_d}.${_r: -$_d}; echo $_r;}

或多行：

function div {
  local _d=${3:-2}
  local _n=0000000000
  _n=${_n:0:$_d}
  local _r=$(($1$_n/$2))
  _r=${_r:0:-$_d}.${_r: -$_d}
  echo $_r
}

现在你已经拥有了这个函数

div <dividend> <divisor> [<precision=2>]

并且像这样使用它

> div 1 2
.50

> div 273 123 5
2.21951

> x=$(div 22 7)
> echo $x
3.14

更新 我添加了一个小脚本，用于在bash中提供浮点数的基本运算：

使用方法：

> add 1.2 3.45
4.65
> sub 1000 .007
999.993
> mul 1.1 7.07
7.7770
> div 10 3
3.
> div 10 3.000
3.333

以下是脚本：

#!/bin/bash
__op() {
        local z=00000000000000000000000000000000
        local a1=${1%.*}
        local x1=${1//./}
        local n1=$((${#x1}-${#a1}))
        local a2=${2%.*}
        local x2=${2//./}
        local n2=$((${#x2}-${#a2}))
        local n=$n1
        if (($n1 < $n2)); then
                local n=$n2
                x1=$x1${z:0:$(($n2-$n1))}
        fi
        if (($n1 > $n2)); then
                x2=$x2${z:0:$(($n1-$n2))}
        fi
        if [ "$3" == "/" ]; then
                x1=$x1${z:0:$n}
        fi
        local r=$(($x1"$3"$x2))
        local l=$((${#r}-$n))
        if [ "$3" == "*" ]; then
                l=$(($l-$n))
        fi
        echo ${r:0:$l}.${r:$l}
}
add() { __op $1 $2 + ;}
sub() { __op $1 $2 - ;}
mul() { __op $1 $2 "*" ;}
div() { __op $1 $2 / ;}

- bebbo

---

本地变量 _d=${3:-2} 更简单。 - KamilCuk