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《汉书•艺文志》中保存了六艺、诸子、诗赋、兵书、术数、方技等六略三十八种的分类体系。术数略分为天文、历谱、五行、蓍龟、杂占、形法等六类共一百九十家，二千五百二十八卷。术数本来是上古卜史官员掌握的高级知识，但是随着时代的变化而散落民间，并结合不同的理论学说形成不同的派系。《艺文志》中记载的术数虽然与《易》有着密切的关系，但是并不混为一谈，其存在的基础是实用，其概念与后世不同。
《汉书•艺文志》是我国现存最早的目录学文献。据《艺文志》起首的总序自述，班固撰写《汉书》时是根据刘歆的《七略》增删改撰而成。志文保存了六艺、诸子、诗赋、兵书、术数、方技等六略三十八种的分类体系，另外结合辑略内容形成总序和各略之后的概语，简单概述了先秦至汉的学术思想源流和文献整理概况。总共著录图书三十八种，五百九十六家，一万三千二百六十九卷。班固保留《七略》的分类体系，新增入《七略》 完成以后刘向、扬雄、杜林三家在西汉末年所完成的著作。对《七略》所著录的图书基本上按照原来的情况保存下来，但对著录重复和分类不妥的地方加以适当的合并或改移，例如凡从某类提出的图书在总数下注明“出”若干家、若干篇；凡由于重复而省去的图书都注明“省”若干家、若干篇；凡增入或移入的图书都注明“入”若干家、若干篇。将《七略》中“辑略”的内容散附在六略和“诗赋略”除外的各种之后；删简《七略》中各书的提要，必要时节取为注释(见《别录》、《七略》。《汉书·艺文志》开创了史志目录的先例，汉以后史书多仿其例而编有艺文志或经籍志。由于《七略》已佚，《汉书·艺文志》便成为中国现存最早的图书目录。宋代王应麟撰有《汉书艺文志考证》10卷，清代姚振宗撰有《汉书艺文志拾补》6卷和《汉书艺文志条理》8卷。
《术数略》分为天文、历谱、五行、蓍龟、杂占、形法等六类共一百九十家，二千五百二十八卷。“数术者，皆明堂羲和史卜之职也。”明堂是帝王宣布政教的地方，羲和是执掌天文历法的官吏，史卜是指太史、太卜等官。也就是说，术数本来是由掌管天文历法和历史占卜的官员们专职学习的学问，但是由于后世史官管理的制度被破坏了，书籍也不能被完整的保存下来，就算是有些书籍保存下来也没有能够掌握这些知识的人才。《易》记载：“苟非其人，道不虚行。”
天文家，研究星象，测算星辰日月的运行，观测气候。历谱家，侧重于分四时、定节气，推算日月星辰之行度以记时日，并兼修古代帝王年谱。五行家，研究阴阳五行的变化、推衍。蓍龟家，研究龟卜、蓍筮之术。杂占家，根据各种事物的迹象，推知善恶的征兆。形法家，研究勘舆地理、相术等。以上六家都是以自然比附人事，跟据自然现象推断吉凶灾祥，并为君王施政提供参考。具体情况结合原文分述如下：
天文二十一家，四百四十五卷。天文家根据二十八宿变化的顺序，结合日月五星运行的规律，通过天象的变化来记录吉凶的变化，以作为帝王政治管理的参考。历谱十八家，六百六卷。历谱家是根据四时变化的顺序，正确的划分节气，结合日月星辰的变化，考订寒暑生杀的真实变化。历代帝王根据历法的变化结合王朝的气息秉持正气，制定不同体系的服色体制。又要预先了解日月五星际会的时间，趋吉避凶。五行三十一家，六百五十二卷。五行家研究的是五常的形气，通过五事以顺应五行。如果态度、言论、视觉、听觉、心思这五事不能正确对待，那么，五行的顺序就会混乱，五星得规律就被打破，这都是引起律历之数变化的原因。蓍龟十五家，四百一卷。蓍草和龟甲都是圣人用来占卜的工具。杂占十八家，三百一十三卷。杂占是根据各种事物的变化表象而推测未来事情善恶的征验。各种占卜方法不一样，其中以梦占为首，所有周代有专门负责梦占的官职。而《诗》记载有关于熊罴、虺蛇、众鱼、旐旟的梦，标明是重要人物曾经有的梦占，参考卜筮以占卜吉凶。《春秋》记载有关于“訞”的言论，则强调要修德固本。形法六家，百二十二卷。形法家根据九州的气势来研究怎样设立城郭室舍，通过人或六畜的骨法度数、器物的形容来探讨其声气贵贱吉凶。如同音律有长短而各征其声，形与气首尾相接，也有有其形而无其气，有其气而无其形，通过形与气之间不同的精微变化来探讨吉凶变化。
术数概念与后世对术数的界定略有不同，其主要原因便是道教兴起之后把术数和方技的内容融合到一起，并且把道家、阴阳家、杂家等诸家思想也与术数的诸多内容相结合，形成后世对术数相对笼统的认知。六艺之中的《易》也被后世认为是术数内容，并且成为术数之学的基础思想和核心内容。这种情况的出现和后世强调儒家思想而忽视其他学说有重要关系，道教作为一种宗教形态，不仅保存了中国上古时期诸子的许多思想，还融合保存了术数和方技的内容。
术数有其特殊的特点。首先，在《汉书》出现及其之前的这一时期的术数具有极强的实用性；其次，不同的术数门类有着其特殊的等级关系，其目的主要是为君王施政提供参考。但是随着时代的变化，不同术数类别服务的对象也有了一定的变化，如天文和历谱等家都仍然是为帝王服务的，为不同等级服务的五行、蓍龟、杂占、形法等则是经历了从单独为帝王服务再到为不同贵族级别服务的变化。第三，形气为其核心思想，不同术数家各有其特殊的知识体系，并没有都单纯的归结到易。通过观察自然以比附人事，进而跟据自然现象进行判断，推断吉凶灾祥是其主要的模式。
《四库全书总目提要》记载：“术数之兴，多在秦汉以后，要其旨，不出乎阴阳五行、生克制化、实皆易之支派，傅以杂说耳。物生有象，象生有数，乘除推阐，务穷造化之源兴，是为数学。星土云物，见于经典，流传妖妄，寝失其真，然不谓古无其说，是为占候。自以外，未流猬杂，不可殚名，《史》、《志》说概以‘五行’。”《四库全书总目提要》中论述术数的言论明显与《汉书•艺文志》中对术数的界定有所不同，但是却反衬出《汉书•艺文志》创作时代术数的特点及其在后世的变化。