当前位置：首页 > news >正文

Python Day20 os模块和文件操作及例题分析

news 2025/8/1 15:14:55

一、os 模块（操作系统相关操作）

1. 基础信息获取

os.name：返回操作系统标识
- nt：代表 Windows 系统
- posix：代表 Unix/Linux 系统
os.curdir：返回当前目录符号（.）
os.environ：获取系统环境变量（如os.environ["PATH"]查看 PATH 变量）
os.chdir(path)：切换当前工作目录

2. 目录操作（创建 / 删除）

函数	功能	注意事项
`os.mkdir(path)`	创建单个目录	父目录必须存在；目录已存在则报错
`os.makedirs(path)`	递归创建目录（含不存在的父目录）	目标目录已存在则报错
`os.rmdir(path)`	删除空目录	目录非空则报错
`os.removedirs(path)`	递归删除路径中所有空目录（从子到父，遇到非空目录则停止）
`os.listdir(path)`	获取指定路径下的所有文件 / 目录名称，返回列表

3. 路径分隔符处理

Windows 用\，Linux 用/
表示路径时避免转义问题：
- 加r前缀（如r"D:\test"）
- 用\\替代\（如"D:\\test"）
- 统一用/（跨平台兼容，如"D:/test"）

二、os.path 模块（路径处理）

1. 路径判断

os.path.exists(path)：判断路径是否存在
os.path.isfile(path)：判断路径是否为文件
os.path.isdir(path)：判断路径是否为目录
os.path.isabs(path)：判断是否为绝对路径

2. 路径解析

os.path.dirname(path)：获取父级路径（如"D:/abc/1.txt"返回"D:/abc"）
os.path.basename(path)：获取文件名 / 目录名（如"D:/abc/1.txt"返回"1.txt"）
os.path.join(parent, name)：拼接路径
- 若name是绝对路径，则直接返回name（忽略parent）

3. 路径转换与信息

os.path.abspath(path)：获取绝对路径
os.path.getsize(path)：获取文件大小（字节），目录默认返回 4096
时间相关（返回时间戳，需用datetime.fromtimestamp()转换）：
- os.path.getctime(path)：创建时间
- os.path.getatime(path)：最后访问时间
- os.path.getmtime(path)：最后修改时间

三、文件操作

1. 文件类型

字符文件：存储文本内容（如.txt，可用记事本打开）
字节文件：二进制文件（如.png、.exe）

2. open () 函数（核心）

用于打开文件，返回文件对象，语法：
open(path, mode, encoding)

path：文件路径（不可指向目录）
mode：操作模式（默认rt）：
- 读写模式：r（读）、w（写，覆盖）、a（追加）、x（创建新文件，存在则报错）、+（读写）
- 数据类型：t（文本模式，字符串，需指定encoding）、b（字节模式，二进制流，不指定encoding）
推荐用with语句自动关闭文件：with open(...) as f: ...

3. 读取方法（文件对象方法）

方法	功能	适用场景
`f.read(n)`	读取`n`个字符 / 字节，默认读全部	小文件
`f.readline()`	读取一行数据	按行读取
`f.readlines()`	读取所有行，返回列表（每行作为元素）	行数较少的文件
`f.seek(n)`	将读取光标移到第`n`个字符 / 字节处	随机读取

4. 写入方法（文件对象方法）

方法	功能	说明
`f.write(content)`	写入内容（文本模式传字符串，字节模式传`b"..."`）
`f.writelines(list)`	批量写入列表中的元素（需自行加换行符）

5. 大文件处理

避免一次性读取全部内容（内存溢出），循环分块读取：

# 大字符文件
with open("large.txt", "rt", encoding="utf-8") as f:while (data := f.read(1000)) != "":  # 每次读1000字符print(data)# 大字节文件
with open("large.png", "rb") as f:while (data := f.read(8 << 10)) != b"":  # 每次读8KBprint(data)

四、目录高级操作（自定义函数）

1. 递归获取目录下所有文件

def get_files(direction):"""返回目录下所有文件的绝对路径（含子目录）"""ret = []for file in os.listdir(direction):file_path = os.path.join(direction, file)if os.path.isfile(file_path):ret.append(file_path)else:ret += get_files(file_path)  # 递归子目录return ret

2. 递归删除目录（含内容）

def remove_dir(direction):"""删除目录及所有子文件/子目录"""for file in os.listdir(direction):path = os.path.join(direction, file)if os.path.isfile(path):os.remove(path)  # 删除文件else:remove_dir(path)  # 递归删除子目录os.rmdir(direction)  # 最后删除空目录

五、shutil 模块（高级文件 / 目录操作）

函数	功能	注意事项
`shutil.copyfile(src, dst)`	拷贝文件内容（仅文件）	`dst`若存在则覆盖
`shutil.copy(src, dst)`	拷贝文件（含权限），`dst`可为目录（自动用原文件名）
`shutil.move(src, dst)`	移动 / 重命名文件 / 目录	- 移动到目录：`dst`必须存在 - 重命名：`dst`需不存在
`shutil.copytree(src, dst)`	递归拷贝目录（含所有内容）	`dst`必须不存在
`shutil.rmtree(src)`	递归删除目录及所有内容（危险！）	无需目录为空

六、绝对路径表示

Windows：D:/abc 或 D:\abc（推荐用/跨平台）
Linux：/abc

一、文件工具类 `FileUtils`

封装了文件 / 目录的常用操作，提供一系列类方法处理路径、文件读写、拷贝、删除等功能。

from typing import List, Callable
import osclass FileUtils:@classmethoddef get_files(cls, path: str, predicate: Callable[[str], bool] = None) -> List[str]:"""根据条件获取指定目录下所有满足条件的文件（非递归，仅当前目录）"""data = os.listdir(path)ret = []for item in data:file = os.path.join(path, item)if predicate(file):  # 满足条件的文件路径加入结果ret.append(file)return ret@classmethoddef remove(cls, path: str) -> None:"""递归删除文件或目录（支持非空目录）"""if os.path.isdir(path):# 先删除目录内所有内容for item in os.listdir(path):item_path = os.path.join(path, item)cls.remove(item_path)os.rmdir(path)  # 最后删除空目录else:os.remove(path)  # 直接删除文件@classmethoddef get_parent(cls, path: str) -> str:"""获取路径的父级目录"""return os.path.dirname(path)@classmethoddef get_name(cls, path: str) -> str:"""获取路径中的文件名或目录名"""return os.path.basename(path)@classmethoddef get_size(cls, file: str) -> int:"""获取文件大小（字节），目录默认返回4096"""return os.path.getsize(file)@classmethoddef is_dir(cls, path: str) -> bool:"""判断路径是否为目录"""return os.path.isdir(path)@classmethoddef is_file(cls, path: str) -> bool:"""判断路径是否为文件"""return os.path.isfile(path)@classmethoddef exists(cls, path: str) -> bool:"""判断路径是否存在"""return os.path.exists(path)@classmethoddef get_ext(cls, file: str) -> str:"""获取文件后缀名（不含.），无后缀返回空字符串"""ext = os.path.splitext(file)[1]return ext[1:] if ext else ''  # 去除前缀.@classmethoddef copy_file_to_dir(cls, file: str, directory: str) -> None:"""将文件拷贝到目标目录（保留原文件名）"""dest_path = os.path.join(directory, cls.get_name(file))cls.copy_file(file, dest_path)@classmethoddef copy_file(cls, srcfile: str, destfile: str) -> None:"""拷贝源文件内容到目标文件（二进制方式，支持所有文件类型）"""with open(srcfile, 'rb') as f, open(destfile, 'wb') as w:while (data := f.read(8 << 10)) != b'':  # 每次读8KBw.write(data)@classmethoddef copy_directory(cls, src: str, dest: str) -> None:"""递归拷贝目录（含所有子文件和子目录）"""# 遍历源目录内容for item in os.listdir(src):src_path = os.path.join(src, item)dest_path = os.path.join(dest, item)if os.path.isfile(src_path):cls.copy_file(src_path, dest_path)  # 拷贝文件else:# 若目标子目录不存在则创建，递归拷贝if not os.path.exists(dest_path):os.makedirs(dest_path)cls.copy_directory(src_path, dest_path)@classmethoddef read_to_string(cls, file: str, encoding="utf-8") -> str:"""读取文本文件内容并返回字符串"""with open(file, 'rt', encoding=encoding) as f:return f.read()@classmethoddef chunks(cls, file: str, chunk_size: int = 8192):"""生成器：分块读取大文件（字节方式），默认每次8KB"""with open(file, 'rb') as f:while True:data = f.read(chunk_size)if not data:  # 读取完毕breakyield data@classmethoddef writestr(cls, string: str, file: str, encoding="utf-8") -> None:"""追加字符串到文本文件（若文件不存在则创建）"""with open(file, 'a', encoding=encoding) as f:f.write(string)

二、递归函数（文件 / 目录操作）

1. 递归获取所有文件路径

python

运行

def list_files(path: str) -> List[str]:"""递归获取指定目录下所有文件的绝对路径（含所有子目录）"""result = []for item in os.listdir(path):item_path = os.path.join(path, item)if os.path.isfile(item_path):result.append(item_path)  # 是文件则直接加入else:result += list_files(item_path)  # 是目录则递归return result

2. 递归删除目录（不依赖 shutil）

def remove_dir(path: str) -> None:"""递归删除目录及所有内容（不使用shutil模块）"""# 先删除目录内所有子项for item in os.listdir(path):item_path = os.path.join(path, item)if os.path.isdir(item_path):remove_dir(item_path)  # 递归删除子目录else:os.remove(item_path)  # 删除文件os.rmdir(path)  # 最后删除空目录

三、文件描述符抽象类及实现

基于抽象基类定义文件读取接口，分别实现文本文件和字节文件的读取。

from abc import ABC, abstractmethodclass InFileDescriptor(ABC):"""文件读取抽象基类，定义基本接口"""def __init__(self, path=None):self._path = path  # 路径属性self._file = None  # 文件对象（子类初始化）@abstractmethoddef read(self, n=1):"""抽象方法：读取指定长度数据"""pass@abstractmethoddef readall(self):"""抽象方法：读取所有数据"""passdef chunks(self, chunk_size=8192):"""生成器：分块读取数据（默认8KB）"""while True:data = self._file.read(chunk_size)if not data:  # 读取完毕breakyield data@abstractmethoddef close(self):"""抽象方法：关闭文件流"""passclass FileInput(InFileDescriptor):"""文本文件读取类（字符模式）"""def __init__(self, path, *, encoding="UTF-8"):super().__init__(path)self._encoding = encoding  # 编码方式self._file = open(self._path, 'rt', encoding=encoding)  # 文本模式打开def read(self, n=1):"""读取n个字符（默认1个）"""return self._file.read(n)def readline(self):"""读取一行内容"""return self._file.readline()def readlines(self):"""读取所有行，返回列表"""return self._file.readlines()def readall(self):"""读取所有内容，返回字符串"""return self._file.read()def close(self):"""关闭文件流"""self._file.close()class FileInputStream(InFileDescriptor):"""字节文件读取类（二进制模式）"""def __init__(self, path):super().__init__(path)self._file = open(self._path, 'rb')  # 二进制模式打开def read(self, n=1):"""读取n个字节（默认1个）"""return self._file.read(n)def readall(self):"""读取所有内容，返回字节串"""return self._file.read()def close(self):"""关闭文件流"""self._file.close()