Missing Semester Class1：course overview and introduction of shell

本文是让ai在我关于MIT missing semester课程第一课的笔记上进行更改和润色而写成的，内容完整覆盖了第一课视频中所讲的所有内容。

一、Shell 环境分类（不同系统默认解释器）

Shell 本质是命令行解释器，接收用户输入指令并传递给操作系统内核执行，不同操作系统默认 Shell 不一样：

1. Linux 系统：绝大多数发行版默认使用Bash（Bourne Again Shell），兼容性最强，学习主流选择
2. macOS 系统：新版 macOS 默认是Zsh（Z Shell）；旧版 macOS 预装 Bash，语法绝大部分和 Bash 通用
3. Windows 系统：原生终端为PowerShell，语法、命令参数和 Bash 差异极大，不适合直接学习 Linux Shell

[!重要建议]
若你使用 Windows 系统学习 Shell，强烈推荐安装WSL（适用于 Linux 的 Windows 子系统），可以在 Windows 内部运行完整 Linux 环境，命令、语法和原生 Linux 完全一致
微软官方安装文档（中文）：https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/wsl/install

二、Shell 基础内置命令详解

1. date — 查看系统日期时间

作用

输出当前系统的日期、小时、分钟、秒、星期等完整时间信息。

常用拓展用法

date# 直接输出默认格式完整时间date+%Y-%m-%d# 自定义格式：年-月-日date+%H:%M:%S# 自定义格式：时:分:秒date-s"2026-07-02 20:00:00"# root权限修改系统时间

2. echo — 内容打印输出

基础规则

1. 后跟多个参数，默认以空格分隔打印
2. 单引号' '：原样输出所有内容，不解析变量、转义符
3. 双引号" "：可以解析变量、部分转义字符
4. 反斜杠\转义符：取消紧跟字符的特殊含义，当作普通文本

错误案例解析

echo'jon's world'

问题原因：第一个单引号从jon开始，jon中间的'提前闭合字符串，后半段s world'语法错乱，终端进入等待输入状态。
正确写法：

echo"jon's world"echojon\'s\world

拓展常用用法

echo$PATH# 打印环境变量echo-n"不换行输出"# -n 参数：输出末尾不自动换行echo-e"第一行\n第二行"# -e 开启转义解析，\n 代表换行

3. man — 查看命令官方完整手册

作用

man 命令名调出该命令最全面的官方英文帮助文档，包含参数、语法、示例、版权说明。

手册翻页操作

• 空格：向下翻一页
• 回车：向下一行
• q：退出 man 手册界面
• /关键词：向下搜索指定关键词

轻量化替代方案

命令名 --help：输出精简中文/英文帮助，适合快速查阅常用参数，阅读成本更低
示例：ls --help

4. cd — 切换工作目录（核心路径概念）

两个路径定义

1. 绝对路径：永远以根目录/开头，从系统最顶层目录完整定位，无论当前在哪都能精准跳转
   例：cd /usr/local/bin
2. 相对路径：不以/开头，基于当前所在目录进行跳转
   例：当前在/usr，执行cd local/bin等价于cd /usr/local/bin

目录简写符号

• .单个点：当前所在目录
• ..两个点：当前目录的上一级父目录
• ~波浪号：当前登录用户家目录（简写，最常用）
• -横杠：回到上一次所在目录

复杂路径示例拆解

当前位置在系统根目录/

cdbin/../bin/././../bin

拆解运算：
/bin → / → /bin → /bin → /bin → / → /bin
最终执行完毕，当前目录定位到/bin

Tab 自动补全技巧

输入部分文件夹/命令，按一次Tab自动补全唯一匹配内容；连续按两次Tab，列出所有匹配候选项，大幅减少手动输入拼写错误。

5. PATH 环境变量 + which 命令查询

PATH 是什么

PATH 是系统内置全局环境变量，内部存储一组用冒号:分隔的目录列表。
当你直接输入一个命令（如date、ls）回车执行时，系统会按先后顺序遍历 PATH 内所有目录，查找对应可执行文件，找到第一个匹配文件就运行，后续同名文件不再检索。

查看 PATH 内容

echo$PATH

which 命令：查找命令真实路径

语法：which 命令名称
示例：

whichdate# 输出示例：/run/current-system/sw/bin/date# 也可以直接使用完整路径执行程序，效果等同直接输入 date/run/current-system/sw/bin/date

补充：如果系统多个目录存在同名命令，PATH 靠前目录的程序优先级更高。

6. ls — 列出目录内文件、文件夹

无参数默认查看当前目录所有内容，搭配参数实现不同展示效果：

ls# 简略列出文件名ls-l# 长格式：权限、所有者、大小、修改时间、文件名ls-a# 显示所有文件，包含隐藏文件（以 . 开头的文件默认隐藏）ls-lh# 人性化单位展示文件大小（KB/MB）ls/etc# 查看指定目录 /etc 内容

三、文件处理专项命令（文本查看、过滤、排序、替换、检索）

7. cat — 读取并输出文件全部内容

基础用法

cattest.txt# 一次性打印整个文件所有内容到终端catfile1 file2# 连续打印多个文件内容

适用场景：小文件查看；超大文件不推荐，会刷屏。

拓展小用法

cat>new.txt# 新建文件，键盘录入内容，Ctrl+D 结束输入

8. sort — 按行文本排序

默认以ASCII 字母顺序逐行升序排序，不会修改原文件，仅输出排序结果。

sorttest.txtsort-nnum.txt# -n 参数：按照数字大小排序（避免 10 排在 2 前面）sort-rtest.txt# -r 倒序排序

9. uniq — 去除连续重复行

⚠️ 关键前提：uniq只能删除连续相邻重复行，非连续重复无法自动去重；通常搭配 sort 使用。

uniqtest.txtsorttest.txt|uniq# 先排序，再全局去重（最常用组合）uniq-ctest.txt# -c 统计每行重复次数

10. head / tail 截取文件首尾内容

head：查看文件开头

语法：head -n 行数 文件名

headtest.txt# 默认前10行head-n5test.txt# 查看前5行

tail：查看文件末尾（日志排查高频命令）

tailtest.txt# 默认末尾10行tail-n8test.txt# 查看末尾8行tail-flog.txt# -f 实时追踪文件新增内容，查看实时日志，Ctrl+C 退出

11. grep — 文本关键词搜索匹配

作用：在文件中检索匹配指定字符串/正则表达式，打印所有命中行
基础语法：grep "匹配关键词" 文件名

grep"error"app.log# 查找包含 error 的行grep-i"error"app.log# -i 忽略大小写匹配grep-v"comment"test.txt# -v 反向匹配：输出不包含关键词的行

12. sed — 流式行编辑器（批量替换主力工具）

核心用途：批量修改、替换文件内容，默认仅输出修改结果，不改动原文件
通用替换语法：
sed 's/原字符串/新字符串/修饰符' 文件名

示例解析：

sed's/Windows/Linux/g'open.txt

• s/xxx/xxx/：代表替换模式
• g全局修饰符：本行所有匹配内容全部替换；不加 g 只替换每行第一个匹配词

重要区分

1. sed 替换规则内部支持正则表达式
2. 文件路径匹配不能用正则，只能使用 glob 通配符（*、?）
3. -i参数直接修改原文件：sed -i 's/a/b/g' test.txt

13. find — 递归查找文件

根据文件名、大小、时间等条件遍历查找文件，默认自动递归遍历所有子目录

基础语法

find 查找起始路径 筛选条件

find/home-name"*.txt"# 在 /home 下查找所有后缀 .txt 文件find.-maxdepth1-name"*.sh"#--maxdepth限制递归层级=1，只查当前目录，不进子文件夹

-exec 进阶用法：找到文件后批量执行命令

格式：find 路径 条件 -exec 操作命令 {} \;
示例：查找到所有.log文件并删除

find./-name"*.log"-execrm{}\;

输入man find查看完整复杂筛选参数。

14. awk — 文本按列处理利器

工作逻辑：逐行读取文件 → 默认空格/制表符切割字段 → 按列做判断、运算、输出
基础通用语法：
awk '判断条件{执行动作}' 文件名
内置变量：$1第一列、$2第二列、$NF最后一列
示例：打印文件每行第1、第3列

awk'{print $1,$3}'test.txt

15. 管道符|

数据流转接符号，核心逻辑：把管道左侧命令的输出结果，直接当作右侧命令的输入数据
经典组合示例：查看日志含 error 的后10行

grep"error"app.log|tail-n10

可以无限链式拼接多个命令，实现复杂数据筛选处理。

16. 重定向符号><>>

1. >标准输出重定向：覆盖写入
   将命令输出存入文件，清空文件原有全部内容

   date>thedata.txt

2. >>追加重定向：末尾追加写入
   内容写到文件末尾，不会覆盖原有数据

   echo新增一行>>thedata.txt

3. <输入重定向：把文件内容作为命令输入源

   sort<test.txt

17. if / then 条件判断语句（Shell 脚本分支）

语句分隔习惯用分号;简化单行写法，完整语法结构：

if判断条件;then满足条件执行代码else不满足条件执行代码fi

条件两种写法：test 表达式或[ 表达式 ]（中括号前后必须带空格）
示例判断文件是否存在：

if[-ftest.txt];thenecho文件存在elseecho文件不存在fi

18. for / while 循环语句

while 循环（满足条件就持续循环）

while[条件判断];do循环体内执行语句done

for 循环（遍历列表迭代）

for变量in遍历内容;do循环体内执行语句done

示例批量遍历打印文件名：

forfilein*.txt;doecho$file;done

19. Shell 脚本程序（.sh 文件）

批量多条频繁执行的命令，统一写入后缀为.sh的文本文件，一次性批量运行，称为 Shell 脚本。
编写流程：

1. 新建test.sh，写入多条 shell 命令
2. 赋予执行权限：chmod +x test.sh
3. 运行脚本：./test.sh

20. Shebang 解释器声明#!

必须写在脚本第一行开头，格式#!解释器路径，作用：告诉操作系统使用哪一个解析器运行本脚本。
最常用写法：

#!/bin/bash

如果省略该行，系统默认使用当前终端 Shell 解析执行，跨环境容易出现语法兼容问题。

四、补充通用操作知识点

1. Ctrl + C强制终止
   终止当前前台正在运行的程序、卡死命令、死循环脚本，回到命令行输入提示符。

2. 文件权限与 chmod 命令
   Linux 文件默认存在读写执行权限，想要直接./文件名运行脚本，必须拥有执行权限；
   修改权限命令示例：

   chmod+x test.sh# 给文件添加执行权限chmod755test.sh# 数字方式精细化设置权限

写在最后

单纯的看视频和这份笔记在执行具体操作显然是不够的，推荐阅读课程相关的讲义和完成相关的练习(会在下一次更新),并充分利用好ai，多写多操作，只有在实践中才能掌握这些工具。