La línea de comandos

Material de la lección La terminal de Unix de Software Carpentry

Introducción

Un poquito de historia de la terminal

Las computadoras realizan cuatro funciones básicas:

Ejecutar programas
Guardar datos
Comunicarse entre ellas
Interactuar con nosotros

Interfaces: desde conexiones cerebro-computadora y voz → hasta pantallas, ratones, teclados.

Las interfaces gráficas (GUI) son comunes desde los 80s; origen en los 60s con Doug Engelbart y “La Madre de todos los Demos”.

Imagen de ss64.com/bash/syntax-terminal.html

Más info en: unixdigest

Antes de la GUI → solo existía la interfaz de línea de comandos (CLI).

Entrada/salida limitada a texto (teclado estándar, impresoras de línea).

Basada en el ciclo REPL: leer (read) → ejecutar (execute) → imprimir (print) → repetir (loop).

La terminal y su utilidad

Terminal (shell): programa intermediario entre usuario y sistema operativo.

Ejecuta otros programas en lugar de hacer cálculos directamente.

Ejemplo popular: Bash (Bourne Again Shell) en Unix/Linux.

Ventajas del uso de la terminal (CLI):

Comodidad para programar: comandos cortos y rápidos.
Permite combinar herramientas en pipelines.
Automatización de tareas → productividad y reproducibilidad.
Interacción sencilla con máquinas remotas y supercomputadores.

¡Es una habilidad clave en computación científica, clusters y la nube!

Motivación

El caso de Nelle

Oceanógrafa biológica, ha recolectado 1,520 muestras de vida marina gelatinosa en el Giro del Pacífico Norte.

Ahora debe:

Procesar cada muestra en máquina de ensayo → 300 proteínas por muestra.
Calcular estadísticas con goostat.
Comparar estadísticas con goodiff.
Resumir resultados para un artículo en Aquatic Goo Letters.

Peeero,

* Ensayo: 30 min/muestra, 8 máquinas en paralelo → ~2 semanas.
* Procesamiento manual: 46,370 ejecuciones (≈2+ semanas sin pausa).
* Riesgo de errores y retraso en la entrega.

Solución: ¡¡¡Automatización con línea de comandos!!!

El caso de Gala

Técnica de proyecto que debe correr un modelo oceánico, pero en su computadora tardaría mucho así que debe usar una supercomputadora o cluster.

¡No hay interfaz gráfica (GUI)!

–> Debe poder comunicarse con la supercomputadora para configurar y correr el modelo, analizar las salidas y graficarlas por medio de la terminal.

Imagen de MPAS-Ocean

Navegación

¿Cómo puedo moverme dentro de mi computadora?

¿Cómo puedo ver qué archivos y directorios tengo?

¿Cómo puedo especificar la ubicación de un archivo o directorio en mi computadora?

Sistema de archivos

Sistema de archivos de Nelle.

Directorio /home de Nelle.

Reto 1. Rutas Absolutas vs Relativas

A partir de /Users/amanda/data/, ¿Cuál de los siguientes comandos podría Amanda usar para navegar a su directorio de inicio, que es /Users/amanda?

1. cd .
2. cd /
3. cd /home/amanda
4. cd ../..
5. cd ~
6. cd home
7. cd ~/data/..
8. cd
9. cd ..

Solución: 5, 7, 8, 9

Reto 2. Resuelve la ruta relativa

Si se utiliza el diagrama de sistema de directorios y pwd muestra /Users/thing, ¿Qué mostrará ls -F ../backup?

1. ../backup: No such file or directory

2. 2012-12-01 2013-01-08 2013-01-27

3. 2012-12-01/ 2013-01-08/ 2013-01-27/

4. original/ pnas_final/ pnas_sub/

Solución: 4. original/ pnas_final/ pnas_sub/

En corto

El sistema de archivos es responsable de administrar la información en el disco.
cd path cambia el directorio de trabajo actual.
ls path imprime un listado de un archivo o directorio específico; ls por si solo lista el contenido del directorio de trabajo actual.
pwd imprime el directorio de trabajo actual del usuario.
whoami muestra la identidad actual del usuario.
/ es el directorio raíz de todo el sistema de archivos.
Una ruta relativa especifica una ubicación desde la ubicación actual.
Una ruta absoluta especifica una ubicación desde la raíz del sistema de archivos.
Los nombres de directorio en una ruta están separados por / en Unix y por \ en Windows.
.. significa ‘el directorio por encima del actual’ ; . significa ‘el directorio actual’.
La mayoría de los nombres de los archivos son algo.extension. La extensión no es necesaria y no garantiza nada, pero normalmente se utiliza para indicar el tipo de datos en el archivo.
La mayoría de los comandos toman opciones (flags) que comienzan con un -.

¿Qué más aprendieron?

Eliminar, crear, copiar

¿Cómo puedo crear, copiar y eliminar archivos y directorios?

¿Cómo puedo editar archivos?

Reto 3. Cambiando el nombre de archivos

Supón que has creado un archivo .txt en tu directorio actual para incluír una lista de las pruebas estadísticas que necesitas hacer para analizar tus datos, y lo llamarás: statstics.txt

Después de crear y guardar este archivo, te das cuenta de que has escrito mal el nombre del archivo. Si deseas corregir el error, ¿cuál de los siguientes comandos podrías utilizar para hacerlo?

1. cp statstics.txt statistics.txt

2. mv statstics.txt statistics.txt

3. mv statstics.txt .

4. cp statstics.txt .

Solución: 2. mv statstics.txt statistics.txt

Reto 4. Organización de directorios y archivos

Jamie está trabajando en un proyecto y nota que sus archivos no están muy bien organizados:

ls -F

$ analyzed/  fructose.dat    raw/   sucrose.dat

Los archivos fructose.dat y sucrose.dat contienen la salida de sus análisis. ¿Qué comando(s) cubierto(s) necesitas ejecutar para que los comandos a continuación produzcan la salida mostrada?

ls -F

analyzed/   raw/

ls analyzed

fructose.dat    sucrose.dat

Reto 5. Copiar con varios archivos

Para este ejercicio puedes probar los comandos del directorio data-shell/data. En el ejemplo que sigue, ¿qué hace cp cuando se le dan varios nombres de archivo y un nombre de directorio?:

mkdir backup
cp amino-acids.txt animals.txt backup/

En el siguiente ejemplo, ¿qué hace cp cuando se le dan tres o más nombres de archivo?

ls -F

Salida:

 amino-acids.txt  animals.txt  backup/  elements/  morse.txt  pdb/  planets.txt  salmon.txt  sunspot.txt

cp amino-acids.txt animals.txt morse.txt

En corto

cp old new copia un archivo.
mkdir path crea un nuevo directorio.
mv old new mueve (renombra) un archivo o directorio.
rm path elimina un archivo.
El uso de la tecla Control puede ser descrito de muchas maneras, incluyendo Ctrl-X, Control-X y^ X.
Shell no tiene una papelera de reciclaje o bote de basura: una vez que algo se elimina, se borra completamente.
Dependiendo del tipo de trabajo que se requiera, puede ser necesario utilizar un editor de textos más poderoso que Nano.

Pipes y filtros

¿Cómo puedo combinar comandos existentes para hacer cosas nuevas?

Reto 6. Uniendo comandos con pipes

En nuestro directorio actual, queremos encontrar los 3 archivos que tienen el menor número de líneas. ¿Cuál de los siguientes comandos funcionaría?

wc -l * > sort -n > head -n 3
wc -l * | sort -n | head -n 1-3
wc -l * | head -n 3 | sort -n
wc -l * | sort -n | head -n 3

. . . Solución: 4. Inténtalo en el directorio data-shell/molecules.

Reto 7. Comprensión de lectura de pipes

Un archivo llamado animals.txt (en el directorio data-shell/data) contiene los siguientes datos:

2012-11-05,deer
2012-11-05,rabbit
2012-11-05,raccoon
2012-11-06,rabbit
2012-11-06,deer
2012-11-06,fox
2012-11-07,rabbit
2012-11-07,bear

¿Qué texto pasa a través de cada uno de los pipes y qué incluye el redireccionamiento final en el siguiente pipeline?

$ cat animals.txt | head -n 5 | tail -n 3 | sort -r > final.txt

Pista: construye el pipeline agregando un comando a la vez para comprobar tu respuesta.

Reto 8. Eliminación de archivos innecesarios

Supón que deseas borrar tus archivos de datos procesados y sólo conservar los archivos sin procesar y el script de procesamiento para ahorrar espacio en disco. Los archivos sin procesar terminan en .dat y los archivos procesados terminan en .txt. ¿Cuál de las siguientes opciones eliminaría todos los archivos de datos procesados, y nada más que los archivos de datos procesados?

rm ?.txt
rm *.txt
rm * .txt
rm *.*

Reto 9. ¿Qué tubería?

El archivo data-shell/data/animals.txt contiene 586 líneas de datos en el siguiente formato:

2012-11-05,deer
2012-11-05,rabbit
2012-11-05,raccoon
2012-11-06,rabbit
...

Asumiendo que tu directorio actual sea data-shell/data/, ¿qué comando usarías para producir una tabla que muestre el recuento total de cada tipo de animal en el archivo?

1. grep {deer, rabbit, raccoon, deer, fox, bear} animals.txt | wc -l
2. sort animals.txt | uniq -c
3. sort -t, -k2,2 animals.txt | uniq -c
4. cut -d, -f 2 animals.txt | uniq -c
5. cut -d, -f 2 animals.txt | sort | uniq -c
6. cut -d, -f 2 animals.txt | sort | uniq -c | wc -l

Solución: 5. ¡Pruébalo!

En corto

cat muestra el contenido de sus entradas. -head muestra las primeras líneas de su entrada.
tail muestra las últimas líneas de su entrada.
sort ordena sus entradas.
wc cuenta líneas, palabras y caracteres en sus entradas.
* coincide con cero o más caracteres en un nombre de archivo, por lo que*.txt coincide con todos los archivos que terminan en .txt.
? Coincide con un solo carácter en un nombre de archivo, así que ?.txt coincide con a.txt pero no any.txt.
commando > archivo redirige la salida de un comando a un archivo.
first | second es un pipeline: la salida del primer comando se utiliza como entrada para el segundo.
La mejor manera de usar la terminal es utilizar pipes para combinar programas sencillos de propósito único (filtros).

Loops o cíclos

¿Cómo puedo realizar las mismas acciones en varios archivos diferentes?

En corto

Un loop o ciclo for repite comandos una vez para cada elemento de una lista.
Cada ciclo for necesita una variable para referirse al elemento en el que está trabajando actualmente.
Usar $name para expandir una variable (es decir, obtener su valor). También se puede usar ${name}.
No utilizar espacios, comillas o caracteres especiales como ’*’ o ‘?’ en nombres de directorios, ya que complica la expansión de variables.
Proporcionar a los archivos nombres coherentes que sean fáciles de combinar con los caracteres especiales para facilitar la selección de los ciclos.
Utilizar la tecla de flecha hacia arriba para desplazarse por los comandos anteriores para editarlos y repetirlos.
Usar Ctrl-R para buscar a través de los comandos previamente introducidos.
Usar history para mostrar comandos recientes, y !number para repetir un comando por número.

Reto 10. Variables en ciclos

En el directorio data-shell/molecules, ls regresa la siguiente salida:

cubane.pdb  ethane.pdb  methane.pdb  octane.pdb  pentane.pdb  propane.pdb

¿Cuál es la salida del siguiente código?:

for datafile in *.pdb
do
    ls *.pdb
done

Ahora, ¿cuál es la salida de este código?:

for datafile in *.pdb
do
    ls $datafile
done

¿Por qué estos dos loops dan resultados diferentes?

Reto 11. Loops anidados

Supón que queremos configurar una estructura de directorios para organizar algunos experimentos que miden constantes de velocidad de reacción que involucran distintos compuestos y distintas temperaturas. ¿Cuál sería el resultado del siguiente código?:

for species in cubane ethane methane
do
    for temperature in 25 30 37 40
    do
        mkdir $species-$temperature
    done
done

Intenta ejecutar el código para descubrir qué directorio se crean.

Scripts

¿Cómo puedo guardar y reutilizar comandos?

Reto 12. Lectura y comprensión de scripts

Script 1. Considera el directorio data-shell/molecules que contiene una cantidad de archivos .pdb además de otro archivo que hayas creado. Explica, para los siguientes tres ejemplos, que hace el script llamado example.sh cuando lo ejecutas como bash example.sh *.pdb:

# Script 1
echo *.*

Solución: El script 1 mostrará una lista de todos los archivos que contienen un punto en su nombre.

Script 2

# Script 2
for filename in $1 $2 $3
do
    cat $filename
done

Solución: El script 2 mostrará el contenido de los primeros 3 archivos que coinciden con la extensión del archivo. La terminal expande el caracter especial antes de pasar los argumentos al script example.sh.

Script 3

# Script 3
echo $@.dat

Solución: El script 3 mostrará todos los parámetros del script (es decir, todos los archivos .pdb), seguido de .dat. cubane.pdb etano.pdb metano.pdb octano.pdb pentano.pdb propano.pdb.dat

Reto 13. Variables en los scripts de la terminal

En el directorio molecules, imagina que tienes un script de la terminal llamado script.sh que contiene los siguientes comandos:

head -n $2 $1
tail -n $3 $1

Mientras estás en el directorio molecules, escribes el siguiente comando:

bash script.sh '*.pdb' 1 1

¿Cuál de los siguientes resultados esperarías ver?

Todas las líneas entre la primera y la última línea de cada archivo que terminan en .pdb en el directorio molecules.
La primera y la última línea de cada archivo que termina en .pdb en el directorio molecules.
La primera y la última línea de cada archivo en el directorio molecules.
Un error debido a las comillas alrededor de *.pdb.

Solución:

Las variables $1, $2 y $3 representan los argumentos para el script, tal que los comandos ejecutados son: $ head -n 1 cubane.pdb ethane.pdb octane.pdb pentane.pdb propane.pdb $ tail -n 1 cubane.pdb ethane.pdb octane.pdb pentane.pdb propane.pdb La terminal no expande ‘* .pdb’ porque está rodeado por comillas.

Reto 14. Depuración (debugging) de scripts

Supongamos que se ha guardado el siguiente script en un archivo denominado do-errors.sh en el directorio north-pacific-gyre/2012-07-03 de Marina:

# Calcular las estadísticas de los archivos de datos.
for datafile in "$@"
do
    echo $datfile
    bash goostats $datafile stats-$datafile
done

Cuando lo ejecutas:

$ bash do-errors.sh NENE*[AB].txt

El output está en blanco. Para averiguar por qué, vuelve a ejecutar el script utilizando la opción -x:

$ bash -x do-errors.sh NENE*[AB].txt

¿Cuál es el resultado que muestra? ¿Qué línea es responsable del error?

En corto

Guardar comandos en archivos (normalmente llamados scripts de la terminal) para su reutilización.
bash archivo ejecuta los comandos guardados en archivo.
$@se refiere a todos los parámetros de la línea de comandos de un script de la terminal.
$1, $2, etc., se refieren al primer parámetro de la línea de comandos, al segundo parámetro, etc.
Coloque las variables entre comillas si los valores tienen espacios en ellas.
Dejar que los usuarios decidan qué archivos procesar es más flexible y más consistente con los comandos de Unix.

Encontrar archivos

¿Cómo puedo encontrar archivos?

¿Cómo puedo encontrar algunas cosas dentro de mis archivos?

Árbol de directorios ejemplo

Reto 15. Lista de especies

Juilia tiene varios cientos de archivos de datos guardados en un directorio, cada uno de los cuales tiene el formato siguiente:

2013-11-05,venado,5
2013-11-05,conejo,22
2013-11-05,mapache,7
2013-11-06,conejo,19
2013-11-06,venado,2

Quiere escribir un script de shell que tome un directorio y una especie como parámetros de línea de comandos y que le devuelva un archivo llamado especies.txt que contenga una lista de fechas y el número de individuos de esa especie observados en esa fecha, como este archivo de números de conejos:

2013-11-05,22
2013-11-06,19
2013-11-07,18

Escribe estos comandos y pipes en el orden correcto para lograrlo (Sugerencia: usa man grep, man cut y data-shell/data/animal-counts/animals.txt como guía):

cut -d : -f 2  
>  
|  
grep -w $1 -r $2  
|  
$1.txt  
cut -d , -f 1,3

Solución: grep -w $1 -r $2 | cut -d : -f 2 | cut -d , -f 1,3 > $1.txt

¿Cómo llamas a tu función? Ej. bash count-species.sh bear .

Reto 16. Buscando coincidencias y restando

-v es una opción de grep que invierte la coincidencia de patrones, de modo que sólo las líneas que no coinciden con el patrón se imprimen. Dado esto ¿cuál de los siguientes comandos encontrarán todos los archivos en /data cuyos nombres terminan en s.txt (por ejemplo, animals.txt or planets.txt), pero no contienen la palabra net? Después de pensar en tu respuesta, puedes probar los comandos en el directorio data-shell.

1. find data -name '*s.txt' | grep -v net
2. find data -name *s.txt | grep -v net
3. grep -v "temp" $(find data -name '*s.txt')
4. Ninguna de las anteriores.

Solución: La respuesta correcta es 1. Poniendo la expresión entre comillas, evita que el shell la expanda, y luego lo pasa al comando find.

La opción 2 es incorrecta porque el shell expande *s.txt en lugar de mandar el nombre correcto al find.

La opción 3 es incorrecta porque busca en los contenidos de los archivos las líneas que no coinciden con “temp”, en lugar de buscar los nombres de los archivos.

En corto

find encuentra archivos con propiedades específicas que coinciden con los patrones especificados.
grep selecciona líneas en archivos que coinciden con los patrones especificados.
--help es un indicador usado por muchos comandos bash y programas que se pueden ejecutar desde dentro de Bash, se usa para mostrar más información sobre cómo usar estos comandos o programas.
man commando muestra la página del manual de un comando.
$(comando) contiene la salida de un comando.