## 思维导图
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## 一、算术运算符：加减乘除取模

在我们写shell脚本时，做点基本的数学运算还是经常需要的。常用的算术运算符跟我们平时学的一样：

> `+` : 加
 `-` : 减
 `*` : 乘 (小提示：有时候在某些命令里可能需要写成 `\*`)
 `/` : 除 (在 Shell 里通常是取整数部分)
 `%` : 取余数 (求模)

想在 Shell 里算个数，有下面这几种方法：

**方法一：用 `expr` 命令** (比较老资格的方法，语法稍微有点怪)
* 数字和运算符之间必须用空格隔开。
* 乘号 `*` 很多时候需要转义，写成 `\*`。

```bash
#!/bin/bash
num1=10
num2=3
# 注意空格和乘号的转义
sum_result=$(expr $num1 + $num2)
product_result=$(expr $num1 \* $num2)
echo "expr 计算: $num1 + $num2 = $sum_result"
echo "expr 计算: $num1 * $num2 = $product_result"
```

 **方法二：用 `let` 命令** (比 `expr` 省事儿一点)
* 可以直接在 `let` 后面写数学表达式，变量名不用加 `$`，运算符不用空格，乘号也不用转义。
* 它通常是用来直接改变一个变量的值。

```bash
#!/bin/bash
count=5
echo "初始计数: $count"
# 用 let 直接操作变量
let count=count+3
echo "加 3 后的计数: $count"
let count*=2 # 乘 2
echo "再乘 2 后的计数: $count"
```

 **方法三：用 `$(( ))`** (**强烈推荐！** 最现代、最**方便**)
* 这是目前最主流也最推荐的整数运算方式。
* 把你的算术表达式整个放进双圆括号 `$((...))` 里。
* 括号里面的写法就跟写普通数学题差不多，变量名前的 `$` 可加可不加（加上更清晰），运算符不需要特殊转义，空格也不强制要求（但可以有）。
* 它会直接返回计算结果。
* 注意: Bash 的 `$(( ))` 默认做的是整数运算，结果没有小数部分。

```bash
#!/bin/bash
a=15
b=4

# 用 $(( )) 做各种运算
sum=$((a + b))
difference=$((a - b))
product=$((a * b))
quotient=$((a / b)) # 整数除法，结果是 3
remainder=$((a % b)) # 取余数，结果是 3

echo "$a + $b = $sum"
echo "$a - $b = $difference"
echo "$a * $b = $product"
echo "$a / $b (整除) = $quotient"
echo "$a % $b (取余) = $remainder"

# 也可以直接用在 echo 或其他地方
echo "$a 的平方是: $((a * a))"
```

**一句话建议:** 做整数计算？用 `$(( ))` 就对了，省心又好用！

## 二、关系运算符：比一比，谁大谁小谁相等

光会算还不够，脚本还得能比较。比如比较两个数谁大，或者两个字符串是不是一样。Shell 里比较数字和比较字符串（文本）用的符号不一样，这点要分清楚！

### 1. 数字大小比较

如果你要比较的是数字，那么在 `if` 语句的条件判断部分（通常是 `[ ... ]` 或 `[[ ... ]]` 里面）要用下面这些：

> `-eq` : 等于 (Equal)
 `-ne` : 不等于 (Not Equal)
 `-gt` : 大于 (Greater Than)
 `-lt` : 小于 (Less Than)
 `-ge` : 大于或等于 (Greater or Equal)
 `-le` : 小于或等于 (Less or Equal)

```bash
#!/bin/bash
score=85
pass_mark=60

echo "你的得分: $score"
echo "及格分数线: $pass_mark"

# 用 [ ... ] 来比较数字
if [ $score -ge $pass_mark ]; then
echo "恭喜你，通过了！"
else
echo "呃，还得再加把劲儿。"
fi

val1=100
val2=100
if [ $val1 -eq $val2 ]; then
echo "这两个数值相等。"
fi
```

**切记:** 在单方括号 `[ ... ]` 里，运算符（像 `-ge`）和它两边的数字/变量之间必须要有空格隔开！

### 2. 字符串内容比较

如果要比较的是文本内容，运算符就换一套了。它们也经常出现在 `if` 语句里，尤其是在双方括号 `[[ ... ]]` 中用起来更方便（`[[ ... ]]` 对字符串处理更强大一些）。

> `=` 或 `==` : 判断字符串内容是否完全相同 (在 `[ ]` 中建议用 `=`，在 `[[ ]]` 中两者都行，`==` 可能更符合其他语言习惯)
 `!=` : 判断字符串内容是否不同
 `<` : 判断字符串按字典顺序是否小于 (在 `[[ ... ]]` 中使用)
 `>` : 判断字符串按字典顺序是否大于 (在 `[[ ... ]]` 中使用)
 `-z 字符串变量` : 判断这个字符串是不是空的 (Zero length)
 `-n 字符串变量` : 判断这个字符串是不是非空的 (Non-zero length)

```bash
#!/bin/bash
str_a="apple"
str_b="banana"
str_c="apple"
empty_str=""

# 用 [[ ... ]] 来比较字符串
if [[ "$str_a" == "$str_c" ]]; then
echo "字符串 '$str_a' 和 '$str_c' 内容一样。"
fi

if [[ "$str_a" != "$str_b" ]]; then
echo "字符串 '$str_a' 和 '$str_b' 内容不一样。"
fi

# 字典顺序比较 (推荐在 [[ ]] 中用)
if [[ "$str_a" < "$str_b" ]]; then
echo "按字典顺序排，'$str_a' 在 '$str_b' 前面。"
fi

# 检查字符串是不是空的
if [[ -z "$empty_str" ]]; then
echo "变量 empty_str 是空的。"
fi

# 检查字符串是不是非空
if [[ -n "$str_a" ]]; then
echo "变量 str_a 不是空的。"
fi
```

**几个关键点要记住:**
1. 比较字符串时，强烈推荐把变量用双引号 `"` 包起来 (像 `"$variable"`)！这样就算变量是空的或者里面有空格，脚本也不会出错。
2. 字符串比较用的 `>` 和 `<` 是按字典顺序（通常是 ASCII 码顺序）比的，不是比数字大小！要比数字大小，请一定用 `-gt`, `-lt` 这些。
3. 在单方括号 `[ ... ]` 里，`>` 和 `<` 有别的意思（是用来做重定向的），所以如果你想比较字符串的字典顺序，最好用双方括号 `[[ ... ]]`。

## 三、逻辑运算符：组合拳

有时候一个条件不够用，我们需要判断好几个条件是不是同时满足，或者满足其中一个就行。这时候就轮到逻辑运算符出场了。

* **`&&`** (逻辑与 AND): 两边都要同时为真，结果才为真。
* **`||`** (逻辑或 OR): 两边只要有一个为真，结果就为真。
* **`!`** (逻辑非 NOT): 取反。把真的变假的，假的变真的。

它们最常出现在 `if` 语句的 `[[ ... ]]` 条件里，用来把前面说的关系运算（数字比较、字符串比较）组合起来。

```bash
#!/bin/bash
age=25
has_driving_license="yes"

echo "年龄: $age"
echo "是否有驾照: $has_driving_license"

# 逻辑与 && : 必须年满 18 岁 并且 有驾照
if [[ $age -ge 18 && -n "$has_driving_license" ]]; then
echo "满足开车条件！"
fi

# 逻辑或 || 示例:
is_student="yes"
if [[ $age -lt 18 || "$is_student" == "yes" ]]; then
echo "是未成年人或是学生。"
fi

# 逻辑非 ! : 如果年龄 不是 25
if [[ ! $age -eq 25 ]]; then
echo "你的年龄不是 25 岁。"
else
echo "你的年龄正好是 25 岁。"
fi

# 组合复杂条件 (在 [[ ]] 里，括号可以直接用，不用转义)
credits=120
has_graduated="true"
if [[ ($age -gt 22 && $credits -ge 120) || "$has_graduated" == "true" ]]; then
echo "已达到毕业标准或已毕业。"
fi
```

**还有一种巧妙用法:** `&&` 和 `||` 不光能用在 `[[ ]]` 里，还能直接连接两个命令，实现一种“短路”效果：

* `命令1 && 命令2`: 只有当 `命令1` 成功执行（退出码是 0）了，才会去执行 `命令2`。
* `命令1 || 命令2`: 只有当 `命令1` 失败了（退出码不是 0），才会去执行 `命令2`。

```bash
# 例子：如果成功创建了新目录，就立马进去
mkdir my_cool_project && cd my_cool_project && echo "成功创建并进入项目目录！"

# 例子：尝试 ping 一个可能不存在的主机，如果 ping 不通就提示一下
ping -c 1 a_non_existent_server || echo "警告：无法连接到服务器！"
```

---

## 练习题

**题目一：算术运算**
用 Shell 脚本计算 `100` 除以 `7` 的商和余数。请使用推荐的 `$(( ))` 方法。

**题目二：数值比较**
写一个 `if` 条件判断，检查变量 `file_count` 的值是否大于等于 `5`。

**题目三：字符串比较**
怎么判断一个名叫 `user_input` 的变量是不是空字符串？请写出使用 `[[ ... ]]` 的条件判断。

**题目四：比较辨析**
比较变量 `num1=5` 和 `num2=10`，判断 `num1` 是否小于 `num2`，应该用 `-lt` 还是 `<`？为什么？

**题目五：逻辑与**
假设要判断变量 `score` 是否大于等于 60 并且 小于 90。请写出使用 `&&` 的 `[[ ... ]]` 条件。

**题目六：逻辑或与命令**
如何用一行命令实现：尝试移动文件 `old.log` 到 `backup/` 目录下，如果移动失败 (比如 `backup/` 目录不存在)，就打印一条消息 "移动失败，请检查目录"？

**题目七：自增运算**
变量 `counter` 的初始值为 `0`。请使用 `let` 命令和 `$(( ))` 两种方式，分别将其值增加 `1`。

**题目八：字符串字典序比较**
比较字符串 `version1="1.10.0"` 和 `version2="1.2.0"`，使用 `[[ ... ]]` 判断哪个版本号在字典序上更大。

**题目九：逻辑非与字符串**
写一个 `if` 条件，判断变量 `username` 的内容不是 `"root"`。

**题目十：组合命令与逻辑判断**
写一条命令，先检查 `/tmp/lockfile` 文件是否存在，如果不存在，则创建该文件。

**题目十一：混合条件判断**
假设一个脚本需要检查两个条件：变量 `mem_free` 的值是否小于 1024，或者变量 `load_avg` (字符串) 是否等于 `"high"`。请写出 `[[ ... ]]` 的条件判断。

---

## 参考答案

**答案一：**
```bash
#!/bin/bash
dividend=100
divisor=7

quotient=$((dividend / divisor))
remainder=$((dividend % divisor))

echo "$dividend 除以 $divisor 的商是: $quotient"
echo "$dividend 除以 $divisor 的余数是: $remainder"
```
**解析：** `$((...))` 是进行整数算术运算的标准方式。`/` 用于整除求商，`%` 用于求余数。

**答案二：**
```bash
file_count=8 # 假设变量已有值
if [ $file_count -ge 5 ]; then
echo "文件数量 ($file_count) 达到或超过 5 个。"
fi
```
或者使用双方括号（更推荐）：
```bash
file_count=8
if [[ $file_count -ge 5 ]]; then
echo "文件数量 ($file_count) 达到或超过 5 个。"
fi
```
**解析：** `-ge` 是用于比较数值是否“大于或等于”的运算符。

**答案三：**
```bash
user_input="" # 假设变量是空的
if [[ -z "$user_input" ]]; then
echo "用户输入是空的。"
fi
```
(别忘了用双引号把变量包起来是个好习惯！)
**解析：** `-z` 是专门用来测试字符串长度是否为零（即是否为空）的运算符。

**答案四：**
应该使用 `-lt` (Less Than)。
**原因:** 因为 `num1` 和 `num2` 存的是数字，我们要比较的是它们的数值大小，所以必须用数字比较运算符 (`-eq`, `-ne`, `-gt`, `-lt`, `-ge`, `-le`)。符号 `<` 是用来比较字符串的字典顺序的（主要在 `[[ ... ]]` 里用），用它来比数字大小是不对的。

**答案五：**
```bash
score=75 # 假设变量已有值
if [[ $score -ge 60 && $score -lt 90 ]]; then
echo "分数 ($score) 在 60 到 90 之间 (含60, 不含90)，良好。"
fi
```
**解析：** `&&` (逻辑与) 用于连接两个条件，表示这两个条件必须同时成立。

**答案六：**
利用逻辑或 `||` 的短路特性：
```bash
mv old.log backup/ || echo "移动失败，请检查目录"
```
**解析：** 如果 `mv` 命令成功执行（退出码为 0），`||` 后面的 `echo` 就不会执行。只有当 `mv` 命令失败时（比如目录不存在，退出码非 0），`||` 后面的 `echo` 命令才会执行。

**答案七：**
```bash
counter=0
# 使用 let
let counter=counter+1
echo "使用 let 后: $counter"

counter=0 # 重置
# 使用 $(( ))
counter=$((counter + 1))
echo "使用 dollar-paren 后: $counter"
```
**解析：** `let` 直接修改变量，而 `$(( ))` 返回计算结果，需要用赋值操作符 `=` 将结果赋给变量。两者都能实现自增。

**答案八：**
```bash
version1="1.10.0"
version2="1.2.0"

if [[ "$version1" > "$version2" ]]; then
echo "$version1 在字典序上大于 $version2"
else
echo "$version2 在字典序上大于 $version1"
fi
```
**解析：** 字符串比较是逐字符进行的。`"1.10.0"` 的第三个字符是 `1`，而 `"1.2.0"` 的第三个字符是 `2`。因为 `"2"` 在字典序上大于 `"1"`，所以 `"1.2.0"` 字典序上更大。这与我们期望的版本号比较结果 (`1.10.0` > `1.2.0`) 不符，突显了字符串比较和数值/版本号比较的区别。

**答案九：**
```bash
username="testuser" # 假设变量已有值
if [[ "$username" != "root" ]]; then
echo "用户名不是 'root'。"
fi
```
**解析：** 使用 `!=` 操作符来判断字符串内容是否不同。

**答案十：**
```bash
[ -f /tmp/lockfile ] || touch /tmp/lockfile
```
**解析：** `[ -f /tmp/lockfile ]` 是一个 `test` 命令，用于检查文件是否存在且为普通文件。如果文件存在，命令成功 (退出码0)，`||` 后面的 `touch` 命令不会执行。如果文件不存在，命令失败 (退出码非0)，`||` 后面的 `touch` 命令就会被执行。

**答案十一：**
```bash
mem_free=512
load_avg="high"

if [[ $mem_free -lt 1024 || "$load_avg" == "high" ]]; then
echo "系统资源紧张：内存不足或负载过高！"
fi
```
**解析：** 这个 `if` 条件使用了 `||` (逻辑或)，将一个数字比较 (`-lt`) 和一个字符串比较 (`==`) 组合在一起。只要其中任意一个条件为真，整个表达式就为真。

在我们写shell脚本时，做点基本的数学运算还是经常需要的。常用的算术运算符跟我们平时学的一样：

九、Linux Shell脚本：运算符与表达式

Shell脚本里的变量就像一个个贴着标签的“箱子”。装东西（赋值）时，=两边千万不能有空格。用单引号''装进去的东西会原封不动，用双引号""则会让里面的$变量先“变身”再装箱。默认箱子只能在当前“房间”（Shell进程）用，想让隔壁房间（子进程）也能看到，就得给箱子盖个export的“出口”戳。此外，Shell还自带了$?（上条命令的成绩单）和$1（别人递进来的第一个包裹）等许多特殊箱子，非常有用

操作系统

编程语言

后端

Shell脚本中算术运算符包括加减乘除取模，推荐使用$(( ))进行整数运算。关系运算符用于数字比较(-eq, -lt等)和字符串比较(=, !=等)。逻辑运算符&&、||、!可组合条件判断。掌握这些运算符能编写更强大的Shell脚本，实现数值计算、条件判断和流程控制功能。

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