这一节记录下做数据处理时用到的一些 Linux 和 命令行技巧。大部分命令在 OS X 系统也适应。
为什么使用 Linux 和命令行
一提到 Linux，许多人都会说到“自由”，但我不认为他们都知道“自由”的真正涵义。“自由”是一种权力， 它决定你的计算机能做什么，同时能够拥有这种“自由”的唯一方式就是知道计算机正在做什么。 “自由”是指一台没有任何秘密的计算机，你可以从它那里了解一切，只要你用心的去寻找。
你是否注意到，在电影中一个“超级黑客”坐在电脑前，从不摸一下鼠标， 就能够在30秒内侵入到超安全的军事计算机中。这是因为电影制片人意识到， 作为人类，本能地知道让计算机圆满完成工作的唯一途径，是用键盘来操纵计算机。
现在，大多数的计算机用户只是熟悉图形用户界面（GUI），并且产品供应商和此领域的学者会灌输给用户这样的思想， 命令行界面（CLI）是过去使用的一种很恐怖的东西。这就很不幸，因为一个好的命令行界面， 是用来和计算机进行交流沟通的非常有效的方式，正像人类社会使用文字互通信息一样。人们说，“图形用户界面让简单的任务更容易完成， 而命令行界面使完成复杂的任务成为可能”，到现在这句话仍然很正确。
– The Linux Command Line
Linux 安装和配置
如果没有任何编程及命令行基础，推荐使用 Ubuntu，有经验后可转 Debian，包多，稳定。进入系统，安装下 Anaconda，基本的 Python 环境 & 数据工具箱便有了。
再进入终端仿真器，0S X 自带 Terminal，但推荐用 iTerm 2，Debian 是 Konsole，配置下 终极Shell 环境 Oh My ZSH!
sh -c "$(curl -fsSL https://raw.github.com/robbyrussell/oh-my-zsh/master/tools/install.sh)"
如果提示你没有安装相关的依赖包，那么则需先安装相关依赖包，比如 Ubuntu 则需要想安装 Git、和 zsh 等，
sudo apt-get install git zsh
再装个查看数据、转换数据的小工具 csvkit，
sudo apt-get install csvkit
至此，便可开始数据科学之旅了。
基础命令
很多数据问题都可以用命令行解决，而且有些可以解决的非常高效，前提你熟悉一些基础的。 入门级命令，无非这些：
pwd #打印出当前工作目录名
cd #更改目录
ls #列出目录内容
ls #列出目录内容
file #确定文件类型
less #浏览文件内容
cp #复制文件和目录
mv #移动/重命名文件和目录
mkdir #创建目录
rm #删除文件和目录
ln #创建硬链接和符号链接
上面的 # 号代表注释，没有任何意义
入门级命令太简单了，就不介绍了，如果从来没碰过命令行，不熟悉使用可以查看帮助，如ls --help，另外我推荐些好书。
- 《笨办法学 Python》 的附录 Appendix A: Command Line Crash Course，Python 入门靠的就是它，Zed 的这书绝对是神书，附录的 Command Line 也是写的极好。
- The Linux Command Line, 命令行入门神书，循序渐进，语言幽默，此书激发了我学 Linux 的兴趣。
- 《Linux 工具快速教程》，这本书作者写的比较简洁，比较适合有一定编程经验的人。
- 《命令行中的数据科学》, 如何用命令行分析数据的一本书。
重定向和管道符
若你有仔细看过推荐书的任何一本，并做了些许练习，那么你的命令行已经入门了。在介绍命令行处理数据前，我想先谈谈重定向和管道符，若要给 Linux 的符号们举行「频繁使用」比赛，那他们必定是冠军。
平常你在终端里输入ls -l，结果应该类似这样：
➜ Dropbox ls -l
total 704
drwxr-xr-x@ 19 Scott staff 646B Apr 3 10:27 A.HighlyEffectiveSelf
drwxr-xr-x@ 5 Scott staff 170B Apr 3 09:28 B.CreativePleasure
drwxr-xr-x@ 10 Scott staff 340B Apr 3 09:10 C.TheArtOfWork
drwxr-xr-x@ 11 Scott staff 374B Mar 10 12:40 D.HistoricalMemory
drwxr-xr-x@ 12 Scott staff 408B Apr 3 10:09 E.DataBank
drwxr-xr-x@ 19 Scott staff 646B Apr 3 09:14 F.BambooBasket
drwxr-xr-x@ 5 Scott staff 170B Mar 9 12:34 G.Other
-rw-r--r--@ 1 Scott staff 0B Apr 3 07:58 Icon?
-rw-rw-r--@ 1 Scott staff 312B Apr 3 16:18 README.md
文件是文件名排序的，若加个管道符‘|’呢？
➜ Dropbox ls -l | sort
-rw-r--r--@ 1 Scott staff 0B Apr 3 07:58 Icon
-rw-rw-r--@ 1 Scott staff 312B Apr 3 16:18 README.md
drwxr-xr-x@ 5 Scott staff 170B Apr 3 09:28 B.CreativePleasure
drwxr-xr-x@ 5 Scott staff 170B Mar 9 12:34 G.Other
drwxr-xr-x@ 10 Scott staff 340B Apr 3 09:10 C.TheArtOfWork
drwxr-xr-x@ 11 Scott staff 374B Mar 10 12:40 D.HistoricalMemory
drwxr-xr-x@ 12 Scott staff 408B Apr 3 10:09 E.DataBank
drwxr-xr-x@ 19 Scott staff 646B Apr 3 09:14 F.BambooBasket
drwxr-xr-x@ 19 Scott staff 646B Apr 3 10:27 A.HighlyEffectiveSelf
total 704
这里我加了‘|’ 和 ‘sort’ 命令，你会发现，文件的排序已经变了，变成了文件大小的排序。这个命令和简单解释为ls -l 输出了文件排序结果，而 sort 则接受了这个结果，并把它重新按文件的大小进行了排序，所以 ‘|’起到的就是管道的作用，可以从标准输入读取数据，然后再把数据输送到标准输出。这个特性非常有用，意味着你可以进行非常复杂的操作。
而什么是重定向‘>’呢？你用命令行操作的结果正常是直接显示在屏幕上的，那还有别的方式吗？你试试：
ls -l > ex01.txt
你发现，没有任何动静，但工作目录多了一个 ex01.txt 的文件，查看下这个文件试试，
➜ Dropbox cat ex01.txt
total 704
drwxr-xr-x@ 19 Scott staff 646 Apr 3 10:27 A.HighlyEffectiveSelf
drwxr-xr-x@ 5 Scott staff 170 Apr 3 09:28 B.CreativePleasure
drwxr-xr-x@ 10 Scott staff 340 Apr 3 09:10 C.TheArtOfWork
drwxr-xr-x@ 11 Scott staff 374 Mar 10 12:40 D.HistoricalMemory
drwxr-xr-x@ 12 Scott staff 408 Apr 3 10:09 E.DataBank
drwxr-xr-x@ 19 Scott staff 646 Apr 3 09:14 F.BambooBasket
drwxr-xr-x@ 5 Scott staff 170 Mar 9 12:34 G.Other
-rw-r--r--@ 1 Scott staff 0 Apr 3 07:58 Icon
-rw-rw-r--@ 1 Scott staff 312 Apr 3 16:18 README.md
-rw-rw-r-- 1 Scott staff 0 Apr 3 16:57 ex01.txt
输出结果已经在这个文件里面了，这就是重定向的特性，允许我们来重定义标准输出送到哪里，在‘>’符号后面接个文件名即可。这点是非常实用的，比如你处理完数据后，肯定希望保存到一个文件里面。另外要注意一点，‘>’会格式化原有文件的内容，所以如果你是添加内容，请采用‘»’。
处理数据常用命令
行过滤
若拿到一个很大的数据后，你肯定不想立马查看所有数据，一没必要，而打开慢，而是想做下行过滤，看看一小部分。常用的行过滤命令有head、tail、seq。
看前10行数据：
➜ ~ head user_service_time.txt
bid service_time weekday hour lasttime
17283201 2016-1-27 8:30:00 3 8 3.0
17283201 2016-1-29 9:00:00 5 9 3.0
17283201 2016-2-22 17:00:00 1 17 3.0
17283201 2016-2-25 16:00:00 4 16 3.0
17283201 2016-2-29 16:30:00 1 16 3.0
17283201 2016-3-2 9:00:00 3 9 3.0
17283201 2014-9-19 9:00:07 5 9
17283201 2014-11-3 13:00:00 1 13
17283201 2014-11-22 15:00:00 6 15 3
查看前5行：
head -5 filename
前 n 行：
head -n filename
tail 则跟 head 刚好相反，查看的是尾行。若需要指定某些行则可用 sed 或 awk，如指定 4-6行，可用sed -n '4, 6p' filename ，我这里为了好看，用 nl 命令先把行号打印出来。
➜ ~ nl user_service_time.txt | sed -n '4, 6p'
4 17283201 2016-2-22 17:00:00 1 17 3.0
5 17283201 2016-2-25 16:00:00 4 16 3.0
6 17283201 2016-2-29 16:30:00 1 16 3.0
# 查看奇数行
➜ ~ nl user_service_time.txt | head | awk 'NR%2'
1 bid service_time weekday hour lasttime
3 17283201 2016-1-29 9:00:00 5 9 3.0
5 17283201 2016-2-25 16:00:00 4 16 3.0
7 17283201 2016-3-2 9:00:00 3 9 3.0
9 17283201 2014-11-3 13:00:00 1 13
# 偶数行
➜ ~ nl user_service_time.txt | head | awk '(NR+1)%2'
2 17283201 2016-1-27 8:30:00 3 8 3.0
4 17283201 2016-2-22 17:00:00 1 17 3.0
6 17283201 2016-2-29 16:30:00 1 16 3.0
8 17283201 2014-9-19 9:00:07 5 9
10 17283201 2014-11-22 15:00:00 6 15 3
列提取
行提取很简单，那么列提取应该如何做呢？
# 把所有缩进符号改为逗号(英文）， 再重定向成 csv 文件, .txt 文件可用 cat，excel 文件则需 in2csv
cat user_service_time.txt | tr '/t' ',' > user_service_time.csv
# 看看前 3 行，有哪些列
➜ ~ head -3 user_service_time.csv | csvlook
|-----------+--------------------+---------+------+-----------|
| bid | service_time | weekday | hour | lasttime |
|-----------+--------------------+---------+------+-----------|
| 17283201 | 2016-1-27 8:30:00 | 3 | 8 | 3.0 |
| 17283201 | 2016-1-29 9:00:00 | 5 | 9 | 3.0 |
|-----------+--------------------+---------+------+-----------|
# 得知总共有 5 列提取后 3 列 的前 10 行看看，< 也是重定向，这里重定向到屏幕了
➜ ~ < user_service_time.csv csvcut -c 3-5 | head | csvlook
|----------+------+-----------|
| weekday | hour | lasttime |
|----------+------+-----------|
| 3 | 8 | 3.0 |
| 5 | 9 | 3.0 |
| 1 | 17 | 3.0 |
| 4 | 16 | 3.0 |
| 1 | 16 | 3.0 |
| 3 | 9 | 3.0 |
| 5 | 9 | |
| 1 | 13 | |
| 6 | 15 | 3 |
|----------+------+-----------|
# 也可以用 -C 来忽略某些行，如忽略 3-5 列的前5行。
➜ ~ < user_service_time.csv csvcut -C 3-5 | head -5 | csvlook
|-----------+----------------------|
| bid | service_time |
|-----------+----------------------|
| 17283201 | 2016-1-27 8:30:00 |
| 17283201 | 2016-1-29 9:00:00 |
| 17283201 | 2016-2-22 17:00:00 |
| 17283201 | 2016-2-25 16:00:00 |
|-----------+----------------------|
grep 查找
# 基本用法是 grep data filename
➜ ~ head user_service_time.txt | grep 29
17283201 2016-1-29 9:00:00 5 9 3.0
17283201 2016-2-29 16:30:00 1 16 3.0
grep 的查找可以用在很多地方，假如你想查看下对某个文件的所有历史操作，可以这样做：
# 长长的文件名可以按 Tab 键自动补全，别傻傻的输入
➜ ~ history | grep user_service_time
9582 head user_service_time.txt | csvlook
9586 head user_service_time.txt
9601 mv user_service_time.txt ../
9606 tail user_service_time.txt
-------------------------
命令和命令行号都打印出来了，这时若要重复某个命令，如 9601，则需输入 !9601 Return 即可。这也说明 Linux 的知识继承性很强，学一点会一点，忘了，再查询也方便。不像某些 GUI 程序，如 Excel，很强大，但操作基本都是鼠标点击和快捷，上手容易，却让人学了就忘。
wc 基本统计
- wc -l file 统计行数
- wc -w file 统计单词数
- wc -c file 统计字符数
➜ ~ wc -l user_service_time.txt
1244 user_service_time.txt
# 配合 grep 使用，查找包含特定字符的行数
➜ ~ < user_service_time.txt | grep 2016-2 | wc -l
55
sort 排序
- -n 按数字进行排序
- -d 按字典序进行排序
- -r 逆序排序
- -k N 指定按第N列排序
# 以第 1 列数字反向排序
➜ ~ < user_service_time.csv | sort -nrk 1 | head -4 | csvlook
|-----------------+-------------------+---+---+----|
| 29101041557001 | 2016-3-6 8:30:00 | 7 | 8 | 4 |
|-----------------+-------------------+---+---+----|
| 29101041557001 | 2016-3-13 8:30:00 | 7 | 8 | 4 |
| 29101041557001 | 2016-2-28 8:30:00 | 7 | 8 | 4 |
| 29101041557001 | 2016-2-21 8:30:00 | 7 | 8 | 4 |
|-----------------+-------------------+---+---+----|
其他
iconv
cut
past
uniq 等工具也是极好的，只不过用的略少，具体的数据分析则用 Pandas 更方便些。其他的，想到再添加。
