ShowMeAI研究中心

作者：韩信子@ShowMeAI
教程地址：http://www.showmeai.tech/tutorials/56
本文地址：http://www.showmeai.tech/article-detail/86
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1.Python文件目录操作与OS模块

我们在实际开发中，经常需要对文件进行读取、遍历、修改等操作，通过 python 的标准内置os模块，能够以简洁高效的方式完成这些操作。常见的操作整理如下：

文件夹操作：包括文件夹的创建、修改（改名/移动），查询（查看、遍历）、删除等。
文件操作：包括文件的创建、修改、读取、删除等。
路径操作：文件夹或文件的路径操作，如绝对路径，文件名与路径分割，扩展名分割等

要完成文件与目录的操作，首先导入对应的os模块，代码如下：

import os

Python OS模块知识地图@ShowMeAI

2.文件夹操作

以本地 pythontest 目录作为演示目录，此目录下当前文件如下：

test
 │ test.txt
 └─test-1
     test-1.txt

test 及 test-1 是文件夹，test.txt 及 test-1.txt 是文件。

（1）查询操作

在linux中我们使用ls / pwd / cd 等完成查询与切换路径等操作，对应的python操作方法如下：

>>> os.chdir("./pythontest")  # 更改目录
>>> os.getcwd()                 # 获取当前目录
'/Users/ShowMeAI/pythontest'
>>> os.listdir("test")          # 文件及目录列表，相对路径
['test-1', 'test.txt']          
>>> os.listdir("/Users/ShowMeAI/test")  # 文件及目录列表，绝对路径
['test-1', 'test.txt']
>>> os.stat("test")             # 获取目录信息
os.stat_result(st_mode=16877, st_ino=45805684, st_dev=16777221, st_nlink=11, st_uid=501, st_gid=20, st_size=352, st_atime=1634735551, st_mtime=1634735551, st_ctime=1634735551)
>>> os.stat("test/test.txt")    # 获取文件信息
os.stat_result(st_mode=33188, st_ino=45812567, st_dev=16777221, st_nlink=1, st_uid=501, st_gid=20, st_size=179311, st_atime=1634699986, st_mtime=1634699966, st_ctime=1634699984)

其中 stat 函数返回的是文件或者目录的基本信息，具体如下：

st_mode: inode 保护模式
st_ino: inode 节点号。
st_dev: inode 驻留的设备。
st_nlink: inode 的链接数。
st_uid: 所有者的用户ID。
st_gid: 所有者的组ID。
st_size: 普通文件以字节为单位的大小
st_atime: 上次访问的时间。
st_mtime: 最后一次修改的时间。
st_ctime: 创建时间。

日常使用中，我们一般使用 st_size 、st_ctime 及 st_mtime 获取文件大小，创建时间，修改时间。另外，我们看到输出的时间是秒数，在这里提一下，关于日期的转换处理。

（2）遍历操作

walk 函数对目录进行递归遍历，返回 root，dirs，files，分别对应当前的遍历的目录，此目录中的子目录及文件。

data = os.walk("test")               # 遍历test目录
for root,dirs,files in data:         # 递归遍历及输出
   print("root:%s" % root)
   for dir in dirs:
      print(os.path.join(root,dir))
   for file in files:
      print(os.path.join(root,file))

（3）创建操作

mkdir ：新建单个目录，若目录路径中父目录不存在，则创建失败
makedirs ：新建多个目录，若目录路径中父目录不存在，则自动创建

>>> os.mkdir("new")
>>> os.mkdir("new1/new1-1")          # 父目录不存在，报错
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
FileNotFoundError: 系统找不到指定的路径。: 'new1/new1-1'
>>> os.makedirs("new1/new1-1")       # 父目录不存在，自动创建
>>> os.listdir("new1")
['new1-1']

（4）删除操作

rmdir ：删除单个空目录，目录不为空则报错
removedirs ：按路径删除递归多级空目录，目录不为空则报错

>>> os.rmdir("new1")                         # 若目录不为空，报错
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
OSError: 目录不是空的。: 'new1'
>>> os.rmdir("new1/new1-1")
>>> os.removedirs("new1/new1-1")            # 删除多级空目录
>>> os.listdir(".")
['new']

由于删除空目录的限制，更多的是使用 shutil 模块中的 rmtree 函数，可以删除不为空的目录及其文件。

（5）修改操作

rename ：重命名目录或文件，可修改文件或目录的路径（即移动操作），若目标文件目录不存在，则报错。
renames ：重命名目录或文件，若目标文件目录不存在，则自动创建

>>> os.makedirs("new1/new1-1")
>>> os.rename("new1/new1-1","new1/new1-2")     # new1-1 new1-2
>>> os.listdir("new1")
['new1-2']
>>> os.rename("new1/new1-2","new2/new2-2")     # 由于new2目录不存在，报错
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
FileNotFoundError: 系统找不到指定的路径。: 'new1/new1-2' -> 'new2/new2-2'
>>> os.renames("new1/new1-2","new2/new2-2")    # renames可自动创建不存在的目录
>>> os.listdir("new2")
['new2-2']

如果目标路径文件已经存在，那么os.rename()和os.renames()都会报错：FileExistsError，当文件已存在时，无法创建该文件。

3.文件操作

（1）查询操作

open/read/close ：文件读取
stat ：文件信息，详细见前面文件夹中的 stat 说明

>>> f = os.open("test/test.txt", os.O_RDWR|os.O_CREAT)  # 打开文件
>>> str_bytes = os.read(f,100)                          # 读100字节
>>> str = bytes.decode(str_bytes)                       # 字节转字符串
>>> print(str)
test write data
>>> os.close(f)                                         # 关闭文件

注意 open/read/close 需要一起操作，其中 open 操作需要指定模式，上述是以读写模式打开文件，若文件不存在则创建文件。各模式具体如下：

flags -- 该参数可以是以下选项，多个使用 "|" 隔开：

os.O_RDONLY: 以只读的方式打开
os.O_WRONLY: 以只写的方式打开
os.O_RDWR : 以读写的方式打开
os.O_NONBLOCK: 打开时不阻塞
os.O_APPEND: 以追加的方式打开
os.O_CREAT: 创建并打开一个新文件
os.O_TRUNC: 打开一个文件并截断它的长度为零（必须有写权限）
os.O_EXCL: 如果指定的文件存在，返回错误
os.O_SHLOCK: 自动获取共享锁
os.O_EXLOCK: 自动获取独立锁
os.O_DIRECT: 消除或减少缓存效果
os.O_FSYNC : 同步写入
os.O_NOFOLLOW: 不追踪软链接

（2）创建操作

使用open创建文件，指定模式，若文件不存在，则创建。有点类似 linux 操作中的 touch。

>>> f = os.open("test/ShowMeAI.txt", os.O_RDWR|os.O_CREAT)   # 若文件不存在，则创建
>>> os.close(f)

（3）修改操作

open/write/close ：写入文件内容
rename，renames ：与前面介绍的修改名称、移动操作一致。

>>> f = os.open("test/ShowMeAI.txt", os.O_RDWR|os.O_CREAT)     # 打开文件
>>> os.write(f,b"ShowMeAI test write data")                         # 写入内容
15
>>> os.close(f)                                   # 关闭文件

（4）删除

remove ：删除文件，注意不能删除目录（使用 rmdir/removedirs）

>>> os.remove("test/test-1")       # 删除目录报错
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
FileNotFoundError: 系统找不到指定的文件。: 'test/test1'
>>> os.remove("test/ShowMeAI.txt")     # 删除文件
>>> os.listdir("test")
['test-1']

4.路径操作

在使用文件或目录过程中，经常需要对文件及目录路径进行处理，因此，os 中有一个子模块 path，专门就是处理路径操作的。主要有以下操作：

abspath ：返回绝对路径

>>> os.path.abspath("test")
'/Users/ShowMeAI/test'

>>> os.path.exists("test")
True
>>> os.path.exists("test/test.txt")
False
>>> os.path.exists("test/test-1/test-1.txt")
True

isfile/isdir ：判断是否为文件/目录

>>> os.path.isdir("test")
True
>>> os.path.isfile("test/test-1/test-1.txt")
True

basename/dirname：获取路径尾部和路径头部。其实就是以路径中最后一个 / 为分割符，分为头（head）和尾（tail）两部分，tail 是 basename 返回的内容，head 是 dirname 返回的内容。经常用于获取文件名，目录名等操作

>>> os.path.basename("test/test-1/test-1.txt")   # 文件名
'test-1.txt'
>>> os.path.basename("test/test-1/")     # 空内容
''
>>> os.path.basename("test/test-1")      # 目录名
'test-1'
>>> os.path.dirname("test/test-1/test-1.txt")   # 文件所在目录路径
'test/test-1'
>>> os.path.dirname("test/test-1/")   # 目录路径
'test/test-1'
>>> os.path.dirname("test/test-1")   # 父目录路径
'test'

join ：合成路径，即把两个参数使用系统路径分割符进行连接，形成完整路径。

>>> os.path.join("test","test-1")   # 连接两个目录
'test/test-1'
>>> os.path.join("test/test-1","test-1.txt")   # 连接目录与文件名
'test/test-1/test-1.txt'

split ：分割文件名和文件夹，即把 path 以最后一个斜线"/"为分隔符，切割为 head 和 tail ，以 (head, tail) 元组的形式返回。

>>> os.path.split("test/test-1")     # 分割目录
('test', 'test-1')
>>> os.path.split("test/test-1/")    # 以/结尾的目录分割
('test/test-1', '')
>>> os.path.split("test/test-1/test-1.txt")  # 分割文件
('test/test-1', 'test-1.txt')

splitext ：分割路径名和文件扩展名，把path 以最后一个扩展名分隔符“.”分割，切割为 head 和 tail ，以 (head, tail) 元组的形势返回。注意与 split 的区别是分隔符的不同。

>>> os.path.splitext("test/test-1")  
('test/test-1', '')
>>> os.path.splitext("test/test-1/") 
('test/test-1/', '')
>>> os.path.splitext("test/test-1/test-1.txt")  # 区分文件名及扩展名
('test/test-1/test-1', '.txt')
>>> os.path.splitext("test/test-1/test-1.txt.mp4") # 以最后的"."为分割点
('test/test-1/test-1.txt', '.mp4')

5.典型应用

（1）批量修改文件名

def batch_rename(dir_path):
    itemlist = os.listdir(dir_path)
    # 获取目录文件列表
    for item in itemlist:
        # 连接成完整路径
        item_path = os.path.join(dir_path, item)
        print(item_path)
        # 修改文件名
        if os.path.isfile(item_path):
            splitext = os.path.splitext(item_path)
            os.rename(item_path, splitext[0] + "-ShowMeAI" + splitext[1])

（2）遍历目录及子目录下所有指定扩展名的文件

def walk_ext_file(dir_path, ext_list):
   # @dir_path参数：遍历的目录
   # @ext_list参数：拓展名列表，例['.mp4', '.mkv', '.flv']
    # 遍历
    for root, dirs, files in os.walk(dir_path):
        # 获取文件名称及路径
        for file in files:
            file_path = os.path.join(root, file)
            file_item = os.path.splitext(file_path)
            # 输出指定扩展名的文件路径
            if file_item[1] in ext_list:
                print(file_path)

（3）按修改时间排序指定目录下的文件

def sort_file_accord_to_time(dir_path):
    # 排序前
    itemlist = os.listdir(dir_path)
    print(itemlist)
    # 正向排序
    itemlist.sort(key=lambda filename: os.path.getmtime(os.path.join(dir_path, filename)))
    print(itemlist)
    # 反向排序
    itemlist.sort(key=lambda filename: os.path.getmtime(os.path.join(dir_path, filename)), reverse=True)
    print(itemlist)
    # 获取最新修改的文件
    print(itemlist[0])

6.视频教程

也可以点击这里到B站查看有【中英字幕】的版本

[video(video-26ZuE8Nw-1645638179290)(type-bilibili)(url-https://player.bilibili.com/player.html?aid=505628451&page=22)(image-https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/71bc3f0a96ddc9376b16f5152655070e.png)(title-【双语字幕+资料下载】Python 3全系列基础教程，全程代码演示&讲解！10小时视频42节，保证你能掌握Python！快来一起跟着视频敲代码~<快速入门系列>)]

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