Linux:Shell脚本编程 零基础保姆级笔记

内容比较详细，自己使用为主！！

一、课前回顾：Linux系统到底是什么？

Linux 系统：一切皆文件

Linux = 内核 + Shell + 文件系统 + 应用程序

1. 内核：系统心脏，管内存、CPU、硬盘、网络（你不用碰）
2. Shell：你和内核说话的翻译官，也是脚本语言（本节课重点）是用户提供操作界面，是用户与内核进行交互操作的接口。
3. 文件系统：一切皆文件（第一课内容）
4. 应用程序：fastqc、samtools 等软件

内核、shell和文件系统一起形成了基本的操作系统结构，它们使得用户可以运行程序、管理文件并使用系统。

本节课核心

把多行命令写成一个脚本 → 一键运行 → 解放双手
这是生信自动化分析的基础中的基础。

二、变量：Shell里的“小盒子”

变量：环境变量、状态变量、位置参数变量、 自定义变量，调用变量时， 要在变量前面加一个 $ 符号

变量就是存数据的盒子，用的时候加 $ 取出来。

1. 自定义变量（最常用）

自定义变量：由用户自行定义的变量， 可用于用户编写的脚

规则：

• 名字只能是字母/数字/下划线
• = 两边绝对不能有空格
• 调用时写：$变量名 或 ${变量名}
• 注意外面用的暗影好，里面用双引号

# 1. 创建变量（存一个基因名）
gene=TP53

# 2. 错误写法（有空格，必报错）
# gene = TP53

# 3. 查看变量（必须加 $）
echo$gene
# 输出：TP53

# 4. 单引号 vs 双引号（超级重要）
echo'基因是 $gene'# 单引号：原样输出，不解析变量
echo"基因是 $gene"# 双引号：解析变量，输出真实值

2. 环境变量（系统自带，管全局）

系统提前给你建好的变量，大写。

环境变量：用于存储有关shell会话和工作环境的系统变量

• $HOME：当前用户的主目录

•  $PATH：shell查找命令的目录列表， 由冒号（ :）分隔。

输入命令时Linux会去查找PATH里面记录的路径， 如果命令存在某一个路径中，就可以成功调用。

• $SHELL：bash shell的全路径名

• $LOGNAME：当前用户的登录名

• $PS1：shell命令行界面的主提示符

# 最常用5个环境变量
echo$HOME# 你的家目录
echo$USER# 你的用户名
echo$PATH# 命令查找路径（第四课重点）
echo$PWD# 当前所在目录
echo$SHELL# 当前用的Shell

这串代码，外面是单引号，里面双引号进行设置，对文字，时间，变 2 行，颜色等进行设置

3. 状态变量（判断命令成不成功）

状态变量：用于记录命令的运行结果

只用记一个：$?

• 输出 0 = 上一条命令 成功
• 输出 非0 = 上一条命令 失败

# 运行正确命令
ls
echo $?  # 输出 0

# 运行错误命令
aaaaa
echo $?  # 输出 127（代表命令不存在）

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4. 位置参数变量（给脚本传参用）

• 位置参数变量：用于向命令或程序脚本中传递信息

脚本里用 $1 $2 $3... 接收外部输入的参数。

• $0：脚本本身名字
• $1：第1个参数
• $#：参数总个数

# 测试脚本 test.sh
#!/bin/bash
echo"脚本名：$0"
echo"第1个参数：$1"
echo"第2个参数：$2"
echo"总参数个数：$#"

运行：

bash test.sh apple banana

• 参数传递的优点：

1. 灵活性

2. 可重用性

3. 减少错误

5. 一个命令能被执行的三要素：

当我们输入一个命令，之所以能全局地调用，有三个条件要满足：

1. 这个命令的本体文件真实存在在服务器里

2. 这个命令的本体文件有可执行的权限 （否则无法被当作命令执行）

1. 这个命令能被系统查找到（命令所在的路径在$PATH里有记录，否则无法全局调用，但 可以通过绝对路径/相对路径的形式调用）

三、结构化语句：让脚本“会思考、会重复”

1. if 判断：满足条件才执行

fi 是代表括号的意思

格式（注意空格与缩进）：嵌套

if [ 条件 ]; then
  命令
elif [ 条件 ]; then
  命令
else
  命令
fi

最常用3类判断

① 数字判断

-eq 等于
-ne 不等于
-gt 大于
-lt 小于
-ge 大于等于
-le 小于等于

② 文件判断

-f 文件存在且是普通文件
-d 目录存在
-z 字符串为空

③ 字符串判断

== 等于
!= 不等于

新手示例

# 判断文件是否存在
if [ -f readme.txt ]; then
echo"文件存在"
else
echo"文件不存在"
fi

2. for 循环：重复做事（生信最常用）

格式

for 变量 in 列表
do
  命令
done

变量要加{}，否则容易分辨不出变量

实战1：批量创建10个文件

for i in {1..10}
do
  touch file${i}
done

实战2：批量给文件加后缀

for i in file*
do
  mv ${i}${i}.txt
done

实战3：批量运行fastqc（生信真实场景）

for fq in *.fastq.gz
do
  fastqc $fq
done

3. while 循环：按行读取文件

适合样本名列表、配置文件。

# 按行读取 config.txt，逐行处理
cat config.txt | whileread id
do
echo"正在处理：$id"
done

四、参数扩展：批量改名/改后缀（神器）

不用sed、不用awk，Shell自带批量改名！

1. 去后缀（最常用）

一般生信分析不要改前缀，一般是改后缀

# 例子：文件名 file1.txt
file=file1.txt

# 从尾巴删最短匹配 .txt
echo${file%.txt}# 输出 file1

# 通用：去掉所有后缀（.gz .fa .fq 都能用）
echo${file%.*}

2. 替换字符串

name=SRR1234567.fq.gz

# 替换第一个 fq → bam
echo${name/fq/bam}

# 替换所有 fq → bam
echo${name//fq/bam}

# 只改后缀 → .bam
echo${name%.fq.gz}.bam

五、Shell 脚本：从0到1写一个可运行脚本

shell 脚本：为了和普通文本文件区分开， 通常shell脚本都会以 .sh 为后缀名

1. 脚本三要素

1. 第一行必须写：#!/bin/bash（告诉系统用bash运行）

脚本首行的 #! 是Linux的   Shebang 符号，指定解释器

1. 写你要批量执行的命令
2. 加可执行权限

2. 最简单脚本示例

# 1. 创建脚本
vim run.sh

写入内容：

#!/bin/bash
echo"开始分析..."
date
ls
echo"分析结束！"

3. 运行脚本（两种方法）

# 方法1：直接bash运行（最简单，新手推荐）
bash run.sh

# 方法2：加权限后直接运行
chmod +x run.sh   # +x = 加可执行权限
./run.sh         # 运行

六、重定向：把输出存进文件（不刷屏）

命令运行会产生两种输出：

• 1 标准输出：正确结果
• 2 标准错误：报错信息

1. 最常用3种写法

# 1. 只保存正确结果
bash run.sh > log.txt

# 2. 正确+错误都保存（生信必备）
bash run.sh > log.txt 2>&1

# 3. 追加（不覆盖原来内容）
bash run.sh >> log.txt 2>&1

七、后台运行：关终端也能跑（服务器神器）

命令：nohup + &

nohup bash run.sh > log.txt 2>&1 &

• nohup：不挂断
• &：后台运行
• 输出会存到 nohup.out

查看后台任务

# 看进程
ps -ef | grep $USER

# 停止任务（kill + PID）
kill -9 进程号

实时看日志

tail -f log.txt

八、新手必背10条黄金规则

1. = 两边不能有空格
2. **变量调用加 **$
3. 字符串有空格必须用双引号
4. if 后面的 [ ] 内外必须有空格
5. 循环必须用 do ... done
6. 脚本第一行必须写 #!/bin/bash
7. 批量文件用 for 循环
8. 按行读取用 while read
9. 后台运行一定用 nohup &
10. 运行完必看 $? 判断是否成功

九、课堂练习（逐题答案，直接复制）

1. for循环生成 file1~file10

for i in {1..10}; do touch file$i; done

2. while循环给每个文件写内容

ls file* > config.txt
cat config.txt | whileread id; doecho"hello" > $id; done

3. 生成 SRR1234501~SRR1234510

for i in {01..10}; doecho SRR12345$i >> download.txt; done

4. 批量生成下载脚本

cat download.txt | whileread id; doecho"kingfisher get -r $id -m aws-http" >> download.sh; done

5. 变量修改 ID & 后缀

sra_id="SRR1234567.fq.gz"

# 改成 SRR1234500
echo${sra_id/567/500}

# 后缀改成 .bam
echo${sra_id%.fq.gz}.bam

十、命令速查表（打印贴电脑）