python从入门到精通（二十五）：文件操作和目录管理难度分级练习题

以下是一系列使用 Python open 函数进行文件读写操作的练习题，难度逐步递增。

文件操作

基础难度

1. 简单文件写入

编写一个 Python 程序，使用 open 函数创建一个名为 test.txt 的文件，并向其中写入字符串 “Hello, World!”。

# 在此处编写代码

2. 简单文件读取

编写一个程序，使用 open 函数打开之前创建的 test.txt 文件，并读取其内容，然后将内容打印出来。

# 在此处编写代码

3. 追加内容到文件

使用 open 函数打开 test.txt 文件，以追加模式向文件中添加新的一行 “This is an additional line.”。

# 在此处编写代码

中级难度

4. 逐行读取文件并统计行数

编写一个 Python 程序，使用 open 函数打开一个文本文件（假设文件名为 large_text.txt），逐行读取文件内容，并统计文件的总行数，最后将行数打印出来。

# 在此处编写代码

5. 读取文件并提取特定信息

假设有一个文本文件 data.txt，其中每行包含一个姓名和一个年龄，用逗号分隔（例如：“Alice,25”）。编写一个程序，使用 open 函数读取该文件，提取出所有年龄大于 30 岁的人的姓名，并将这些姓名打印出来。

# 在此处编写代码

6. 复制文件内容到新文件

编写一个程序，使用 open 函数打开一个源文件（假设为 source.txt），将其内容复制到一个新的文件（假设为 destination.txt）中。

# 在此处编写代码

高级难度

7. 处理二进制文件

编写一个 Python 程序，使用 open 函数以二进制模式打开一个图片文件（例如 image.jpg），读取其内容，然后将内容写入一个新的图片文件（例如 new_image.jpg），实现图片的复制。

# 在此处编写代码

8. 批量文件处理

假设有一个文件夹，其中包含多个文本文件（扩展名为 .txt）。编写一个程序，使用 open 函数遍历该文件夹中的所有文本文件，统计每个文件中的单词数量，并将文件名和对应的单词数量写入一个新的文件 word_count_summary.txt 中。

# 在此处编写代码

9. 日志文件分析

假设有一个日志文件 log.txt，每行记录了一个事件，格式为 [时间戳] 事件描述。编写一个 Python 程序，使用 open 函数读取该日志文件，统计每个小时内发生的事件数量，并将结果写入一个新的文件 hourly_event_count.txt 中。

# 在此处编写代码

参考答案示例

1. 简单文件写入

with open('test.txt', 'w') as file:
    file.write('Hello, World!')

2. 简单文件读取

with open('test.txt', 'r') as file:
    content = file.read()
    print(content)

3. 追加内容到文件

with open('test.txt', 'a') as file:
    file.write('\nThis is an additional line.')

4. 逐行读取文件并统计行数

line_count = 0
with open('large_text.txt', 'r') as file:
    for line in file:
        line_count += 1
print(f"文件的总行数为: {line_count}")

5. 读取文件并提取特定信息

names = []
with open('data.txt', 'r') as file:
    for line in file:
        name, age = line.strip().split(',')
        if int(age) > 30:
            names.append(name)
print("年龄大于 30 岁的人的姓名:")
for name in names:
    print(name)

6. 复制文件内容到新文件

with open('source.txt', 'r') as source_file:
    content = source_file.read()
    with open('destination.txt', 'w') as dest_file:
        dest_file.write(content)

7. 处理二进制文件

with open('image.jpg', 'rb') as source_file:
    binary_data = source_file.read()
    with open('new_image.jpg', 'wb') as dest_file:
        dest_file.write(binary_data)

8. 批量文件处理

import os

folder_path = '.'  # 当前文件夹
with open('word_count_summary.txt', 'w') as summary_file:
    for filename in os.listdir(folder_path):
        if filename.endswith('.txt'):
            word_count = 0
            with open(os.path.join(folder_path, filename), 'r') as file:
                for line in file:
                    words = line.split()
                    word_count += len(words)
            summary_file.write(f"{filename}: {word_count} 个单词\n")

9. 日志文件分析

hourly_count = {}
with open('log.txt', 'r') as file:
    for line in file:
        timestamp = line.split(']')[0][1:].split(':')[0]
        if timestamp in hourly_count:
            hourly_count[timestamp] += 1
        else:
            hourly_count[timestamp] = 1
with open('hourly_event_count.txt', 'w') as output_file:
    for hour, count in hourly_count.items():
        output_file.write(f"{hour}:00 - {hour}:59: {count} 个事件\n")

目录管理

以下是不同难度级别的 Python 目录操作练习题，涵盖了创建、删除、遍历、重命名等常见的目录操作。

基础难度

1. 创建目录

编写一个 Python 程序，使用 os 模块创建一个名为 new_directory 的新目录。如果该目录已经存在，则输出提示信息。

import os

# 请在此处编写代码

2. 删除空目录

编写一个程序，使用 os 模块删除名为 empty_directory 的空目录。如果目录不存在，则输出相应的错误信息。

import os

# 请在此处编写代码

3. 检查目录是否存在

编写一个 Python 程序，检查名为 existing_directory 的目录是否存在。如果存在，输出 目录存在；如果不存在，输出 目录不存在。

import os

# 请在此处编写代码

中级难度

4. 遍历目录并打印文件

编写一个程序，使用 os 模块遍历指定目录（假设为当前目录 .）下的所有文件和子目录，并打印出所有文件的名称。

import os

# 请在此处编写代码

5. 复制目录结构

编写一个 Python 程序，将一个源目录（例如 source_dir）的目录结构复制到目标目录（例如 target_dir），但不复制文件内容，只复制目录结构。

import os

# 请在此处编写代码

6. 重命名目录

编写一个程序，使用 os 模块将名为 old_name 的目录重命名为 new_name。如果原目录不存在，输出相应的错误信息。

import os

# 请在此处编写代码

高级难度

7. 批量删除指定类型的文件

编写一个 Python 程序，遍历指定目录（例如 data_dir）及其子目录，删除所有扩展名为 .tmp 的临时文件。

import os

# 请在此处编写代码

8. 统计目录下文件数量和总大小

编写一个程序，统计指定目录（例如 stats_dir）下的文件数量和所有文件的总大小（以字节为单位），并输出统计结果。

import os

# 请在此处编写代码

9. 按日期分类移动文件

假设在一个目录（例如 unsorted_dir）中有很多文件，文件名包含日期信息（例如 2023-01-01_file.txt）。编写一个 Python 程序，根据文件名中的日期信息，将文件移动到以日期命名的子目录中（例如 2023-01-01 目录）。

import os
import shutil

# 请在此处编写代码

练习题答案示例

1. 创建目录

import os

directory = 'new_directory'
if not os.path.exists(directory):
    os.mkdir(directory)
    print(f'目录 {directory} 创建成功！')
else:
    print(f'目录 {directory} 已经存在！')

2. 删除空目录

import os

directory = 'empty_directory'
if os.path.exists(directory):
    if os.path.isdir(directory) and len(os.listdir(directory)) == 0:
        os.rmdir(directory)
        print(f'目录 {directory} 删除成功！')
    else:
        print(f'目录 {directory} 不是空目录，无法删除！')
else:
    print(f'目录 {directory} 不存在！')

3. 检查目录是否存在

import os

directory = 'existing_directory'
if os.path.exists(directory) and os.path.isdir(directory):
    print('目录存在')
else:
    print('目录不存在')

4. 遍历目录并打印文件

import os

for root, dirs, files in os.walk('.'):
    for file in files:
        print(os.path.join(root, file))

5. 复制目录结构

import os

source_dir = 'source_dir'
target_dir = 'target_dir'

def copy_directory_structure(source, target):
    if not os.path.exists(target):
        os.makedirs(target)
    for item in os.listdir(source):
        s = os.path.join(source, item)
        t = os.path.join(target, item)
        if os.path.isdir(s):
            copy_directory_structure(s, t)

copy_directory_structure(source_dir, target_dir)

6. 重命名目录

import os

old_name = 'old_name'
new_name = 'new_name'

if os.path.exists(old_name) and os.path.isdir(old_name):
    os.rename(old_name, new_name)
    print(f'目录 {old_name} 重命名为 {new_name} 成功！')
else:
    print(f'目录 {old_name} 不存在！')

7. 批量删除指定类型的文件

import os

data_dir = 'data_dir'

for root, dirs, files in os.walk(data_dir):
    for file in files:
        if file.endswith('.tmp'):
            file_path = os.path.join(root, file)
            os.remove(file_path)
            print(f'删除文件: {file_path}')

8. 统计目录下文件数量和总大小

import os

stats_dir = 'stats_dir'
file_count = 0
total_size = 0

for root, dirs, files in os.walk(stats_dir):
    for file in files:
        file_path = os.path.join(root, file)
        file_count += 1
        total_size += os.path.getsize(file_path)

print(f'文件数量: {file_count}')
print(f'总大小: {total_size} 字节')

9. 按日期分类移动文件

import os
import shutil

unsorted_dir = 'unsorted_dir'

for file in os.listdir(unsorted_dir):
    if os.path.isfile(os.path.join(unsorted_dir, file)):
        try:
            date_str = file.split('_')[0]
            date_dir = os.path.join(unsorted_dir, date_str)
            if not os.path.exists(date_dir):
                os.makedirs(date_dir)
            source_file = os.path.join(unsorted_dir, file)
            target_file = os.path.join(date_dir, file)
            shutil.move(source_file, target_file)
            print(f'移动文件 {file} 到 {date_dir}')
        except IndexError:
            print(f'文件名 {file} 不包含日期信息，跳过！')

文件操作和目录同时练习

初级难度

1. 创建目录并写入文件

编写一个 Python 程序，首先创建一个名为 my_project 的新目录。然后在该目录下创建一个名为 readme.txt 的文件，并向其中写入文本 “This is a sample project.”。

import os

# 请在此处编写代码

2. 读取指定目录下文件内容

给定一个目录路径（假设为 test_folder），编写程序检查该目录是否存在。如果存在，读取该目录下名为 data.txt 的文件内容并打印出来；若文件或目录不存在，给出相应提示。

import os

# 请在此处编写代码

3. 删除目录下指定文件

有一个目录 temp_files，编写程序删除该目录下所有扩展名为 .bak 的文件。若目录不存在，输出错误信息。

import os

# 请在此处编写代码

中级难度

4. 遍历目录并统计文件数量和大小

编写一个程序，遍历指定目录（如 project_files）及其所有子目录，统计其中文件的总数和所有文件的总大小（以字节为单位），并将结果输出。同时，要忽略隐藏文件（文件名以 . 开头的文件）。

import os

# 请在此处编写代码

5. 复制目录及其内容

编写一个 Python 程序，将一个源目录（如 source_folder）及其所有子目录和文件复制到目标目录（如 destination_folder）。如果目标目录已存在，先清空它；若不存在，则创建它。

import os
import shutil

# 请在此处编写代码

6. 按文件类型分类整理目录

假设在一个目录 mixed_files 中有各种类型的文件（如 .txt, .jpg, .pdf 等）。编写程序将这些文件按文件类型分类，在该目录下创建以文件扩展名命名的子目录（如 txt, jpg, pdf），并将相应类型的文件移动到对应的子目录中。

import os
import shutil

# 请在此处编写代码

高级难度

7. 备份指定目录并压缩

编写一个 Python 程序，对指定目录（如 important_data）进行备份。将该目录及其所有内容复制到一个以当前日期命名的新目录（如 backup_20250307），然后使用 zipfile 模块将备份目录压缩成一个 ZIP 文件（如 backup_20250307.zip），最后删除备份目录。

import os
import shutil
import zipfile
from datetime import datetime

# 请在此处编写代码

8. 递归清理空目录

编写一个递归函数，清理指定目录（如 large_directory）及其子目录下的所有空目录。如果某个目录下的所有子目录都为空且该目录本身也为空，则将其删除。

import os

# 请在此处编写代码

9. 分析目录结构并生成报告

编写一个程序，分析指定目录（如 complex_project）的结构，统计每个子目录下的文件数量和不同文件类型的分布情况。将分析结果以易读的格式写入一个名为 structure_report.txt 的文件中。

import os

# 请在此处编写代码

参考答案示例

1. 创建目录并写入文件

import os

# 创建目录
dir_name = 'my_project'
if not os.path.exists(dir_name):
    os.mkdir(dir_name)

# 写入文件
file_path = os.path.join(dir_name, 'readme.txt')
with open(file_path, 'w') as f:
    f.write('This is a sample project.')

2. 读取指定目录下文件内容

import os

dir_path = 'test_folder'
file_name = 'data.txt'
file_path = os.path.join(dir_path, file_name)

if os.path.exists(dir_path):
    if os.path.exists(file_path):
        with open(file_path, 'r') as f:
            content = f.read()
            print(content)
    else:
        print(f"文件 {file_name} 不存在于 {dir_path} 中。")
else:
    print(f"目录 {dir_path} 不存在。")

3. 删除目录下指定文件

import os

dir_path = 'temp_files'
if os.path.exists(dir_path):
    for file in os.listdir(dir_path):
        if file.endswith('.bak'):
            file_path = os.path.join(dir_path, file)
            os.remove(file_path)
else:
    print(f"目录 {dir_path} 不存在。")

4. 遍历目录并统计文件数量和大小

import os

dir_path = 'project_files'
file_count = 0
total_size = 0

for root, dirs, files in os.walk(dir_path):
    for file in files:
        if not file.startswith('.'):
            file_path = os.path.join(root, file)
            file_count += 1
            total_size += os.path.getsize(file_path)

print(f"文件总数: {file_count}")
print(f"总大小: {total_size} 字节")

5. 复制目录及其内容

import os
import shutil

source_dir = 'source_folder'
destination_dir = 'destination_folder'

if os.path.exists(destination_dir):
    shutil.rmtree(destination_dir)

shutil.copytree(source_dir, destination_dir)

6. 按文件类型分类整理目录

import os
import shutil

mixed_dir = 'mixed_files'
for file in os.listdir(mixed_dir):
    file_path = os.path.join(mixed_dir, file)
    if os.path.isfile(file_path):
        file_ext = os.path.splitext(file)[1][1:]
        ext_dir = os.path.join(mixed_dir, file_ext)
        if not os.path.exists(ext_dir):
            os.mkdir(ext_dir)
        shutil.move(file_path, os.path.join(ext_dir, file))

7. 备份指定目录并压缩

import os
import shutil
import zipfile
from datetime import datetime

source_dir = 'important_data'
date_str = datetime.now().strftime("%Y%m%d")
backup_dir = f'backup_{date_str}'

# 复制目录
shutil.copytree(source_dir, backup_dir)

# 压缩备份目录
with zipfile.ZipFile(f'{backup_dir}.zip', 'w', zipfile.ZIP_DEFLATED) as zipf:
    for root, dirs, files in os.walk(backup_dir):
        for file in files:
            file_path = os.path.join(root, file)
            zipf.write(file_path, os.path.relpath(file_path, backup_dir))

# 删除备份目录
shutil.rmtree(backup_dir)

8. 递归清理空目录

import os

def remove_empty_directories(dir_path):
    for root, dirs, files in os.walk(dir_path, topdown=False):
        for directory in dirs:
            dir_full_path = os.path.join(root, directory)
            if not os.listdir(dir_full_path):
                os.rmdir(dir_full_path)

dir_to_clean = 'large_directory'
remove_empty_directories(dir_to_clean)

9. 分析目录结构并生成报告

import os

project_dir = 'complex_project'
report_file = 'structure_report.txt'

with open(report_file, 'w') as f:
    for root, dirs, files in os.walk(project_dir):
        file_count = len(files)
        file_type_count = {}
        for file in files:
            file_ext = os.path.splitext(file)[1]
            if file_ext in file_type_count:
                file_type_count[file_ext] += 1
            else:
                file_type_count[file_ext] = 1

        f.write(f"目录: {root}\n")
        f.write(f"  文件数量: {file_count}\n")
        f.write("  文件类型分布:\n")
        for ext, count in file_type_count.items():
            f.write(f"    {ext}: {count} 个\n")
        f.write("\n")