Working from the Shell: Terminal, Bash und die Kommandozeile

Viele Werkzeuge, die wir im weiteren Verlauf des Kurses verwenden, werden über eine Kommandozeile bedient: Git, Python, uv, Test- und Linting-Tools, Server, Container und Continuous-Integration-Systeme.

Das Terminal ist deshalb kein nostalgischer Umweg um eine grafische Oberfläche herum. Es ist eine gemeinsame, textbasierte Schnittstelle, über die sich Arbeitsschritte präzise, wiederholbar und dokumentierbar ausführen lassen.

Ziel dieses Kapitels: Ihr sollt euch sicher in einem Projektverzeichnis bewegen, Dateien und Ordner verwalten und Programme bzw. Entwicklungswerkzeuge aus der Shell starten können. Es geht nicht darum, Bash-Spezialist:innen zu werden.

Lernziele¶

Nach diesem Kapitel solltet ihr insbesondere:

• erklären können, was Terminal, Shell, Bash und CLI bedeuten,

• mit pwd, ls und cd sicher im Dateisystem navigieren,

• mit mkdir, touch, cp, mv und rm Dateien und Verzeichnisse verwalten,

• mit echo und cat einfache Textausgaben und Dateien erzeugen bzw. ansehen,

• relative und absolute Pfade unterscheiden können,

• Python-Code und andere Kommandozeilenprogramme ausführen können,

• einfache Shell-Skripte starten und deren Zweck verstehen,

• gefährliche Dateioperationen erkennen und bewusst ausführen.

Warum überhaupt eine Kommandozeile?¶

Wer bisher hauptsächlich mit Jupyter Notebooks, VS Code oder grafischen Dateimanagern gearbeitet hat, kann zunächst den Eindruck bekommen, dass die Kommandozeile ein unnötiger zusätzlicher Weg ist. In Software- und Data-Science-Projekten hat sie aber einige entscheidende Vorteile.

1. Viele Entwicklungswerkzeuge sind CLI-Programme¶

Git ist ein gutes Beispiel:

git status

Auch Python-Tools werden häufig so gestartet:

python analysis.py
uv run pytest
uv run ruff check .

Eine grafische Oberfläche kann solche Befehle teilweise verstecken oder vereinfachen. Die Kommandozeile zeigt dagegen direkt, welcher Befehl tatsächlich ausgeführt wird.

2. Befehle lassen sich exakt wiederholen¶

Eine Anweisung wie

„Führe im Projektverzeichnis uv run pytest aus.“

ist eindeutig. Ein Ablauf wie

„Klicke links auf das Symbol, öffne dort das Menü, wähle ...“

hängt dagegen stark von Betriebssystem, Editor und Programmversion ab.

3. Server und CI-Systeme arbeiten meist ohne grafische Oberfläche¶

Ein Cloud-Server oder ein CI-Runner besitzt häufig gar keinen Desktop. Dort werden dieselben Befehle ausgeführt, die wir lokal im Terminal verwenden.

Das ist für den Kurs ein wichtiger Zusammenhang:

lokales Terminal  ->  dieselben Tools  ->  CI / Server

4. Kleine Abläufe können automatisiert werden¶

Mehrere Befehle können in einer Textdatei gespeichert und später gemeinsam ausgeführt werden. Solche Shell-Skripte werden uns im Kapitel noch begegnen.

Terminal, Shell, Bash und CLI¶

Die Begriffe werden im Alltag häufig durcheinander verwendet. Für die praktische Arbeit reicht folgende Unterscheidung.

Terminal¶

Das Terminal ist das Programm bzw. Fenster, in dem wir textbasierte Befehle eingeben und deren Ausgabe sehen.

Beispiele sind:

• Terminal unter macOS,

• verschiedene Terminal-Programme unter Linux,

• Windows Terminal,

• das integrierte Terminal in VS Code.

Shell¶

Die Shell ist das Programm, das unsere eingegebenen Befehle interpretiert und ausführt.

Bekannte Shells sind beispielsweise:

• Bash,

• zsh,

• PowerShell.

Bash¶

Bash steht für Bourne Again Shell und ist eine sehr verbreitete Unix-Shell. Viele Beispiele in Softwareentwicklung, Linux, Serverbetrieb und CI verwenden Bash oder eine sehr ähnliche Syntax.

Unsere Beispiele in diesem Kurs sind deshalb überwiegend Bash-artig.

CLI¶

CLI steht für Command Line Interface. Gemeint ist die textbasierte Bedienoberfläche eines Programms.

Beispiele:

git status
python --version
uv run pytest

Git, Python und uv sind dabei jeweils eigene Programme. Die Shell startet diese Programme und übergibt ihnen die nachfolgenden Argumente.

Welche Shell verwenden wir?¶

Linux¶

Unter Linux ist eine Unix-Shell immer vorhanden; Bash ist sehr verbreitet. Ein Terminal kann direkt geöffnet und verwendet werden.

macOS¶

macOS besitzt ebenfalls eine Unix-artige Kommandozeilenumgebung. Auf aktuellen macOS-Systemen ist standardmäßig häufig zsh statt Bash konfiguriert. Für die grundlegenden Befehle dieses Kapitels macht das praktisch keinen Unterschied.

Windows¶

Unter Windows gibt es mehrere sinnvolle Möglichkeiten:

• PowerShell / Windows Terminal für native Windows-Arbeit,

• Git Bash für einen schnellen Bash-artigen Einstieg,

• WSL (Windows Subsystem for Linux) für eine vollständige Linux-Umgebung unter Windows.

Für diesen Kurs ist Git Bash oft der unkomplizierteste gemeinsame Einstieg, wenn ohnehin Git installiert wird. WSL ist besonders interessant, wenn später stärker mit Linux-Werkzeugen oder Serverumgebungen gearbeitet wird.

Wichtig: PowerShell ist eine andere Shell und besitzt teilweise andere Befehle oder Optionen. Viele einfache Kommandos sehen ähnlich aus, aber Bash-Beispiele sollten nicht blind als PowerShell-Syntax interpretiert werden.

Die Anatomie eines Befehls¶

Ein typischer Kommandozeilenbefehl besteht aus drei Teilen:

programm   option(en)   argument(e)

Zum Beispiel:

ls -l data

• ls ist das Programm bzw. der Befehl,

• -l ist eine Option,

• data ist ein Argument, hier ein Verzeichnisname.

Ein anderes Beispiel:

cp report.txt archive/report.txt

Hier erhält cp zwei Argumente:

1. die Quelldatei,

2. das Ziel.

Viele Programme erklären ihre Optionen selbst:

ls --help
git --help
uv --help

Auf Linux/macOS steht zusätzlich häufig das Manual-System zur Verfügung:

man ls

Niemand muss alle Optionen auswendig kennen. Wichtig ist, die häufigen Grundbefehle zu kennen und bei Bedarf gezielt nachschlagen zu können.

Das Dateisystem und das aktuelle Arbeitsverzeichnis¶

Die Shell arbeitet immer in einem bestimmten aktuellen Arbeitsverzeichnis (current working directory).

Genau wie ein Dateimanager zeigt sie also nicht „den ganzen Computer gleichzeitig“, sondern wir befinden uns an einer bestimmten Position im Dateisystem.

pwd: Wo bin ich?¶

pwd

pwd steht für print working directory.

Eine mögliche Ausgabe unter Linux/macOS wäre:

/home/alice/projects

oder beispielsweise in Git Bash unter Windows:

/c/Users/Alice/projects

Wenn ihr unsicher seid, wo ein Befehl gerade wirkt, ist pwd fast immer ein guter erster Schritt.

ls: Was ist hier?¶

ls

ls zeigt den Inhalt eines Verzeichnisses an.

Besonders nützliche Varianten sind:

ls -l
ls -a
ls -la
ls -lh

• -l: ausführlichere Darstellung (long listing),

• -a: auch versteckte Einträge anzeigen,

• -h: Dateigrößen besser lesbar darstellen; sinnvoll zusammen mit -l.

Unter Unix-artigen Systemen beginnen versteckte Dateien und Ordner typischerweise mit einem Punkt, beispielsweise:

.git
.gitignore
.venv

Darum wird uns ls -a später bei Git besonders nützlich sein.

Ein anderes Verzeichnis kann auch direkt angegeben werden:

ls data
ls data/raw

cd: Verzeichnisse wechseln¶

Mit cd (change directory) wechseln wir das aktuelle Arbeitsverzeichnis.

cd projects

Eine Ebene nach oben:

cd ..

Ins Home-Verzeichnis:

cd ~

Zur Kontrolle:

pwd
ls

Relative und absolute Pfade¶

Ein relativer Pfad wird ausgehend vom aktuellen Verzeichnis interpretiert:

cd data/raw

Ein absoluter Pfad beschreibt eine vollständige Position im Dateisystem:

cd /home/alice/projects/demo

Unter Windows sehen absolute Pfade außerhalb einer Unix-artigen Shell anders aus, zum Beispiel:

C:\Users\Alice\projects\demo

Für unsere Arbeit ist vor allem wichtig zu verstehen:

Ein relativer Pfad hängt davon ab, wo ihr gerade seid.

. und ..¶

Zwei besondere Pfadangaben werden ständig verwendet:

• . bedeutet: aktuelles Verzeichnis,

• .. bedeutet: übergeordnetes Verzeichnis.

Darum bedeutet etwa

cd ..

„gehe eine Ebene nach oben“.

Namen, Leerzeichen und Quotes¶

Shells trennen Argumente normalerweise an Leerzeichen.

Der Befehl

mkdir my project

legt deshalb zwei Verzeichnisse an:

my/
project/

Soll wirklich ein Verzeichnis mit Leerzeichen im Namen erstellt werden, muss der Name geschützt werden:

mkdir "my project"
cd "my project"

Für Softwareprojekte sind einfache Namen ohne Leerzeichen meist angenehmer, beispielsweise:

my-project
shell-demo
first_git_project

Verzeichnisse anlegen: mkdir¶

Ein neues Verzeichnis wird mit mkdir erstellt:

mkdir course-demo

Danach:

ls
cd course-demo
pwd

Mehrere verschachtelte Verzeichnisse lassen sich mit -p bequem anlegen:

mkdir -p data/raw
mkdir -p data/processed

Oder gleichzeitig:

mkdir -p data/raw data/processed

Dateien anlegen: touch¶

Eine leere Datei kann mit touch angelegt werden:

touch notes.txt

Mehrere Dateien:

touch measurement_1.csv measurement_2.csv measurement_3.csv

touch hat technisch noch eine zweite Aufgabe: Existiert die Datei bereits, wird ihr Änderungszeitpunkt aktualisiert. Für unseren Einstieg ist aber vor allem das schnelle Erzeugen leerer Dateien nützlich.

Text ausgeben: echo¶

Mit echo können wir Text im Terminal ausgeben:

echo "Hello world"

Das wirkt zunächst unspektakulär, wird in Skripten aber sehr häufig verwendet.

Beispiel:

echo "Starting analysis..."
python analysis.py
echo "Finished."

Ausgabe in eine Datei schreiben¶

Für kleine Beispiele ist eine einfache Ausgabeumleitung praktisch:

echo "42" > result.txt

> schreibt die Ausgabe in die Datei. Existiert sie bereits, wird ihr bisheriger Inhalt ersetzt.

Mit >> wird stattdessen angehängt:

echo "17" >> result.txt

Danach enthält die Datei zwei Zeilen.

Umleitungen sind nützlich, aber kein Schwerpunkt der ersten Session. Das wichtigere Konzept ist zunächst: Programme können über die Shell gestartet werden und Text ein- bzw. ausgeben.

Dateien anzeigen: cat¶

Mit cat können wir kleine Textdateien direkt im Terminal anzeigen:

cat result.txt

Beispiel:

42
17

Der Name kommt historisch von concatenate: cat kann mehrere Dateien hintereinander ausgeben. Für uns ist zunächst das einfache Anzeigen entscheidend.

Für sehr große Dateien ist cat oft unpraktisch. Später können dafür beispielsweise head, tail oder spezialisierte Werkzeuge sinnvoll sein.

Dateien kopieren: cp¶

Eine Datei kopieren:

cp original.txt copy.txt

In ein anderes Verzeichnis kopieren:

cp report.txt archive/

Mit neuem Namen in ein anderes Verzeichnis:

cp report.txt archive/report_backup.txt

Für ganze Verzeichnisse wird üblicherweise die rekursive Option benötigt:

cp -r source_directory backup_directory

Für die erste Session konzentrieren wir uns hauptsächlich auf Dateien.

Verschieben und Umbenennen: mv¶

mv steht für move. Derselbe Befehl wird sowohl zum Verschieben als auch zum Umbenennen verwendet.

Umbenennen¶

mv statiscs.txt statistics.txt

Verschieben¶

mv statistics.txt data/

Oder gleichzeitig verschieben und umbenennen:

mv statistics.txt data/statistics_2026.txt

Dieses Verhalten ist wichtig zu verstehen: In einem Dateisystem ist „Umbenennen“ im Wesentlichen eine Form des Verschiebens.

Löschen: rm¶

Eine Datei löschen:

rm old_notes.txt

Achtung: rm verschiebt eine Datei in der Regel nicht in den Papierkorb. Das Löschen kann unmittelbar und endgültig sein.

Vor einem Löschbefehl lohnt sich daher besonders bei längeren Pfaden:

pwd
ls

Erst danach:

rm old_notes.txt

Verzeichnisse löschen¶

Ein nicht-leeres Verzeichnis muss rekursiv gelöscht werden:

rm -r old_directory

Die häufig im Internet sichtbare Kombination

rm -rf ...

ist besonders gefährlich:

• -r löscht rekursiv ganze Verzeichnisbäume,

• -f unterdrückt viele Rückfragen bzw. Fehlerhinweise.

Sicherheitsregel: rm -rf niemals blind aus einer Anleitung, einem Forum oder einer KI-Antwort übernehmen. Vorher Pfad und aktuelles Arbeitsverzeichnis prüfen und verstehen, was gelöscht wird.

Eine vorsichtigere Variante für einzelne Dateien ist beispielsweise:

rm -i old_notes.txt

Dabei fragt rm vor dem Löschen nach.

Platzhalter: *¶

Ein kleines Shell-Konzept ist in der Praxis so häufig, dass wir es zumindest kennen sollten: Wildcards.

ls *.csv

* steht hier für eine beliebige Zeichenfolge. Angezeigt werden also alle passenden .csv-Dateien im aktuellen Verzeichnis.

Beispiel:

cp data/*.csv archive/

Die Shell erweitert data/*.csv zunächst zu den passenden Dateinamen und übergibt diese anschließend an cp.

Wildcards sind nützlich, aber vor Befehlen wie rm sollte man besonders sorgfältig prüfen, welche Dateien tatsächlich getroffen werden.

Die wichtigste Verbindung zum weiteren Kurs: Programme starten¶

Bis hierhin haben wir vor allem Dateien und Verzeichnisse verwaltet. Der eigentliche Mehrwert der Shell entsteht aber dadurch, dass wir andere Programme starten können.

Python starten¶

Version anzeigen:

python --version

Je nach System kann der Befehl auch python3 heißen:

python3 --version

Ein Python-Skript ausführen:

python analysis.py

Ein Python-Modul ausführen:

python -m my_package

Python mit uv¶

In unseren Python-Projekten wird häufig uv verwendet. Dadurch können Befehle in der zum Projekt gehörenden Python-Umgebung ausgeführt werden.

uv --version
uv run python --version
uv run python analysis.py

Für ein Skript ist auch die kürzere Form möglich:

uv run analysis.py

In einem uv-Projekt stellt uv run sicher, dass der Befehl in der passenden Projektumgebung läuft.

Entwicklungswerkzeuge starten¶

Später werden beispielsweise folgende Befehle wichtig:

uv run pytest
uv run ruff check .
uv run ruff format --check .

Und natürlich Git:

git status

Damit wird die Shell zur gemeinsamen Schnittstelle zwischen unseren Werkzeugen.

Shell-Skripte¶

Wenn wir dieselben Befehle wiederholt ausführen, können wir sie in einer Textdatei speichern.

Eine einfache Datei hello.sh könnte so aussehen:

#!/usr/bin/env bash

echo "Hello from the shell!"
echo "Current directory:"
pwd

Ausführen:

bash hello.sh

Die erste Zeile

#!/usr/bin/env bash

wird Shebang genannt. Sie beschreibt, welcher Interpreter für das Skript vorgesehen ist.

Wenn ein Skript explizit mit

bash hello.sh

gestartet wird, ist die Shebang technisch nicht notwendig. Sie ist trotzdem eine hilfreiche und übliche Dokumentation.

Andere Programme aus einem Skript starten¶

Ein Shell-Skript kann alles aufrufen, was wir auch direkt im Terminal aufrufen könnten.

Beispiel run_analysis.sh:

#!/usr/bin/env bash

echo "Running analysis..."
uv run python analysis.py
echo "Done."

Ausführen:

bash run_analysis.sh

Genau dieses Prinzip wird später auch bei Build-, Test- oder CI-Abläufen wichtig.

Argumente an Shell-Skripte übergeben¶

Shell-Skripte können Werte beim Aufruf entgegennehmen.

show_argument.sh:

#!/usr/bin/env bash

echo "First argument: $1"

Aufruf:

bash show_argument.sh hello

Ausgabe:

First argument: hello

• $1 ist das erste Argument,

• $2 das zweite,

• $3 das dritte usw.

Ein zweites kleines Beispiel:

#!/usr/bin/env bash

echo "$1 $2"

Aufruf:

bash two_words.sh hello world

Bash ist eine Programmiersprache – aber wie viel brauchen wir davon?¶

Bash unterstützt Variablen, Schleifen, Bedingungen, Funktionen und vieles mehr.

Zum Beispiel:

for item in one two three; do
    echo "$item"
done

Oder:

if [ -f pyproject.toml ]; then
    echo "Python project found"
else
    echo "No pyproject.toml found"
fi

Das ist nützlich zu wissen. Für diesen Kurs ist aber wichtiger, Bash als Steuerzentrale für Dateien und Entwicklungswerkzeuge zu verstehen als umfangreiche Programme in Bash zu schreiben.

Für komplexe Logik ist Python häufig die angenehmere Wahl.

Faustregel: Shell oder Python?¶

Shell eignet sich besonders gut für:

• Programme starten,

• Dateien und Ordner organisieren,

• wenige Befehle zu einem Ablauf kombinieren,

• einfache Automatisierung,

• CI- und Server-Kommandos.

Python eignet sich meistens besser für:

• komplexe Datenstrukturen,

• umfangreiche Berechnungslogik,

• größere Programme,

• detaillierte Fehlerbehandlung,

• gut testbare Anwendungslogik.

In realen Projekten werden beide häufig kombiniert.

Kleine Übung¶

Erstellt nur mit der Shell folgende Struktur:

shell-practice/
├── data/
│   ├── raw/
│   └── processed/
├── scripts/
└── README.txt

Möglicher Start:

mkdir shell-practice
cd shell-practice
mkdir -p data/raw data/processed scripts
touch README.txt

Danach:

1. Legt in data/raw/ drei leere Dateien mit der Endung .csv an.

2. Schreibt mit echo eine kurze Zeile in README.txt.

3. Zeigt den Inhalt mit cat an.

4. Kopiert eine der CSV-Dateien nach data/processed/.

5. Benennt die Kopie dort um.

6. Prüft mit pwd und ls, wo ihr seid und welche Dateien vorhanden sind.

7. Löscht nur die umbenannte Kopie wieder.

8. Erstellt ein kleines Python-Skript und führt es aus dem Terminal aus.

Häufige Fehler und wie man sie diagnostiziert¶

„No such file or directory“¶

Meistens stimmt der Pfad nicht oder ihr befindet euch im falschen Verzeichnis.

Prüfen:

pwd
ls

Ein Befehl wird nicht gefunden¶

Beispiel:

command not found: uv

Dann ist das Programm entweder nicht installiert oder nicht über den PATH auffindbar.

Prüfen könnt ihr beispielsweise:

python --version
git --version
uv --version

Dateiname enthält Leerzeichen¶

Dann Quotes verwenden:

cat "my notes.txt"

Falsche Datei gelöscht¶

Bei rm gibt es oft keinen einfachen Undo-Schritt. Deshalb:

1. erst pwd,

2. dann ls,

3. Pfad lesen,

4. erst dann löschen.

Ein Shell-Beispiel aus dem Internet funktioniert unter PowerShell nicht¶

Bash und PowerShell sind unterschiedliche Shells. Prüft zuerst, welche Shell ihr gerade verwendet.

Cheat Sheet: Shell-Kommandos für den Kurs¶

Dieses Cheat Sheet ist bewusst etwas umfangreicher als das Minimum der ersten Session. Es soll später bei Übungen und Praktika als schnelle Referenz dienen.

Orientierung und Navigation¶

Dateien und Verzeichnisse¶

Pfade und Namen¶

Einfache Ein-/Ausgabe¶

Hilfe¶

Python und Entwicklungswerkzeuge¶

Shell-Skripte¶

Sicherheits-Check vor Dateioperationen¶

Vor allem vor einem Löschbefehl:

pwd
ls

Dann den Pfad noch einmal lesen und erst anschließend beispielsweise:

rm unwanted_file.txt

Merksatz: Geschwindigkeit im Terminal entsteht nicht dadurch, Befehle blind schnell einzutippen, sondern dadurch, dass ihr genau wisst, wo ihr seid und was ein Befehl verändern wird.

Weiterführende Quellen¶

• GNU Coreutils Manual: https://www.gnu.org/software/coreutils/manual/

• GNU Bash Manual: https://www.gnu.org/software/bash/manual/

• Python-Dokumentation: https://docs.python.org/

• uv-Dokumentation: https://docs.astral.sh/uv/

• Git-Dokumentation: https://git-scm.com/docs

• Microsoft WSL-Dokumentation: https://learn.microsoft.com/windows/wsl/

Für einen schnellen, einsteigerfreundlichen Überblick zu einzelnen Bash-Befehlen kann zusätzlich die von euch bereits verwendete W3Schools-Übersicht hilfreich sein: https://www.w3schools.com/bash/bash_commands.php