python基本操作-文件、目錄及路徑

使用python的os模塊，簡單方便完成對文件夾、文件及路徑的管理與訪問操作。

1 前言

在最近開發中，經常需要對文件進行讀取、遍歷、修改等操作，想要快速、簡單的完成這些操作，我選擇用 python 。通過 python 的標準內置 os 模塊，只需要幾行代碼，即可完成想要的操作。經過對 os 的使用，本文把 os 模塊的常用的操作進行總結，主要分爲以下幾個劃分：

文件夾操作：即文件夾的創建、修改（改名/移動），查詢（查看、遍歷）、刪除等。
文件操作：即文件的創建、修改、讀取、刪除等。
（文件夾/文件）路徑操作：即文件夾或文件的路徑操作，如絕對路徑，文件名與路徑分割，擴展名分割等

本文涉及常用的 os 函數的使用展示，主要使用 python 交互模式下進行代碼說明。後續操作默認已經引入 os 模塊，如下：

import os

2 文件夾操作

以本地 E://pythontest 目錄作爲演示目錄，此目錄下當前文件如下：

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

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

2.1 查詢操作

熟悉 linux 同學應該對 ls / pwd / cd 等操作不陌生，對應的 python 也有對應的方法，主要包括：

>>> os.chdir("E://pythontest")  # 更改目錄
>>> os.getcwd()                 # 獲取當前目錄
'E:\\pythontest'
>>> os.listdir("test")          # 文件及目錄列表，相對路徑
['test-1', 'test.txt']          
>>> os.listdir("E://pythontest/test")  # 文件及目錄列表，絕對路徑
['test-1', 'test.txt']
>>> os.stat("test")             # 獲取目錄信息
os.stat_result(st_mode=16895, st_ino=4503599627377599, st_dev=266147611, st_nlink=1, st_uid=0, st_gid=0, st_size=0, st_atime=1590833033, st_mtime=1590832647, st_ctime=1590832207)
>>> os.stat("test/test.txt")    # 獲取文件信息
os.stat_result(st_mode=33206, st_ino=2251799813692354, st_dev=266147611, st_nlink=1, st_uid=0, st_gid=0, st_size=4, st_atime=1590832653, st_mtime=1590832609, st_ctime=1590832598)

其中 stat 函數返回的是文件或者目錄的基本信息，具體如下：

st_mode: inode 保護模式
st_ino: inode 節點號。
st_dev: inode 駐留的設備。
st_nlink: inode 的鏈接數。
st_uid: 所有者的用戶ID。
st_gid: 所有者的組ID。
st_size: 普通文件以字節爲單位的大小
st_atime: 上次訪問的時間。
st_mtime: 最後一次修改的時間。
st_ctime: 創建時間。

日常使用中，我們一般使用 st_size 、st_ctime 及 st_mtime 獲取文件大小，創建時間，修改時間。另外，我們看到輸出的時間是秒數，在這裏提一下，關於日期的轉換處理。

（1）秒數轉日期時間格式字符串

>>> import time                              # 引入time模塊
>>> timestruct = time.localtime(1590803070)  # 轉換爲時間結構體
>>> print(timestruct)
time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=5, tm_mday=30, tm_hour=9, tm_min=44, tm_sec=30, tm_wday=5, tm_yday=151, tm_isdst=0)
>>> time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S",timestruct)   # 格式化時間
'2020-05-30 09:44:30'

（2）格式日期時間字符串轉秒數

>>> import datetime               # 引入datetime模塊
>>> timeobject = datetime.datetime.strptime("2020-05-23 10:00:00","%Y-%m-%d %H:%M:%S") #解析時間字符串爲時間對象
>>> timeseconds=time.mktime(timeobject.timetuple())  # 獲取時間秒數
>>> print(int(timeseconds))       # 轉爲int顯示
1590199200

遍歷操作

walk 函數對目錄進行遞歸遍歷，返回 root，dirs，files，分別對應當前的遍歷的目錄，此目錄中的子目錄及文件。

>>> data = os.walk("test")               # 遍歷test目錄
>>> for root,dirs,files in data:         # 遞歸遍歷及輸出
...    print("root:%s" % root)
...    for dir in dirs:
...       print(os.path.join(root,dir))
...    for file in files:
...       print(os.path.join(root,file))
...
root:test
test\test-1
test\test-2
test\test.txt
root:test\test-1
test\test-1\test-1.txt
root:test\test-2
test\test-2\test-2.txt

2.2 創建操作

mkdir ：新建單個目錄，若目錄路徑中父目錄不存在，則創建失敗
makedirs ：新建多個目錄，若目錄路徑中父目錄不存在，則自動創建

>>> os.mkdir("test")
>>> os.mkdir("test1/test1-1")          # 父目錄不存在，報錯
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
FileNotFoundError: [WinError 3] 系統找不到指定的路徑。: 'test1/test1-1'
>>> os.makedirs("test1/test1-1")       # 父目錄不存在，自動創建
>>> os.listdir("test1")
['test1-1']

2.3 刪除操作

rmdir ：刪除單個空目錄，目錄不爲空則報錯
removedirs ：按路徑刪除遞歸多級空目錄，目錄不爲空則報錯

>>> os.rmdir("test1")                         # 若目錄不爲空，報錯
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
OSError: [WinError 145] 目錄不是空的。: 'test1'
>>> os.rmdir("test1/test1-1")
>>> os.removedirs("test1/test1-1")            # 刪除多級空目錄
>>> os.listdir(".")
['test']

由於刪除空目錄的限制，更多的是使用 shutil 模塊中的 rmtree 函數，可以刪除不爲空的目錄及其文件。

2.4 修改操作

rename ：重命名目錄或文件，可修改文件或目錄的路徑（即移動操作），若目標文件目錄不存在，則報錯。
renames ：重命名目錄或文件，若目標文件目錄不存在，則自動創建

>>> os.makedirs("test1/test1-1")
>>> os.rename("test1/test1-1","test1/test1-2")     # test1-1 修改爲test1-2
>>> os.listdir("test1")
['test1-2']
>>> os.rename("test1/test1-2","test2/test2-2")     # 由於test2目錄不存在，報錯
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
FileNotFoundError: [WinError 3] 系統找不到指定的路徑。: 'test1/test1-2' -> 'test2/test2-2'
>>> os.renames("test1/test1-2","test2/test2-2")    # renames可自動創建不存在的目錄
>>> os.listdir("test2")
['test2-2']

如果目標路徑文件已經存在，那麼os.rename()和os.renames()都會報錯：FileExistsError: [WinError 183] 當文件已存在時，無法創建該文件。

3 文件操作

3.1 查詢操作

open/read/close ：文件讀取
stat ：文件信息，詳細見前面文件夾中的 stat 說明

>>> f = os.open("test/test.txt", os.O_RDWR|os.O_CREAT)  # 打開文件
>>> str_bytes = os.read(f,100)                          # 讀100字節
>>> str = bytes.decode(str_bytes)                       # 字節轉字符串
>>> print(str)
test write data
>>> os.close(f)                                         # 關閉文件

注意 open/read/close 需要一起操作，其中 open 操作需要指定模式，上述是以讀寫模式打開文件，若文件不存在則創建文件。各模式具體如下：

flags -- 該參數可以是以下選項，多個使用 "|" 隔開：

os.O_RDONLY: 以只讀的方式打開
os.O_WRONLY: 以只寫的方式打開
os.O_RDWR : 以讀寫的方式打開
os.O_NONBLOCK: 打開時不阻塞
os.O_APPEND: 以追加的方式打開
os.O_CREAT: 創建並打開一個新文件
os.O_TRUNC: 打開一個文件並截斷它的長度爲零（必須有寫權限）
os.O_EXCL: 如果指定的文件存在，返回錯誤
os.O_SHLOCK: 自動獲取共享鎖
os.O_EXLOCK: 自動獲取獨立鎖
os.O_DIRECT: 消除或減少緩存效果
os.O_FSYNC : 同步寫入
os.O_NOFOLLOW: 不追蹤軟鏈接

3.2 創建操作

前面已提到，使用 open ，指定模式，若文件不存在，則創建。有點類似 linux 操作中的 touch。

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

3.3 修改操作

open/write/close ：寫入文件內容
rename ，renames ：與前面介紹的修改名稱、移動操作一致。

>>> f = os.open("test/test.txt", os.O_RDWR|os.O_CREAT)     # 打開文件
>>> os.write(f,b"test write data")                         # 寫入內容
15
>>> os.close(f)                                   # 關閉文件

3.4 刪除

remove ：刪除文件，注意不能刪除目錄（使用 rmdir/removedirs）

>>> os.remove("test/test-1")       # 刪除目錄報錯
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
FileNotFoundError: [WinError 2] 系統找不到指定的文件。: 'test/test1'
>>> os.remove("test/test.txt")     # 刪除文件
>>> os.listdir("test")
['test-1']

4 路徑操作

在使用文件或目錄過程中，經常需要對文件及目錄路徑進行處理，因此，os 中有一個子模塊 path，專門就是處理路徑操作的。主要有以下操作：

abspath ：返回絕對路徑

>>> os.path.abspath("test")
'E:\\pythontest\\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 ：判斷是否爲文件/目錄

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

basename/dirname：獲取路徑尾部和路徑頭部。其實就是以路徑中最後一個 / 爲分割符，分爲頭（head）和尾（tail）兩部分，tail 是 basename 返回的內容，head 是 dirname 返回的內容。經常用於獲取文件名，目錄名等操作

>>> os.path.basename("test/test-1/test-1.txt")   # 文件名
'test-1.txt'
>>> os.path.basename("test/test-1/")     # 空內容
''
>>> os.path.basename("test/test-1")      # 目錄名
'test-1'
>>> os.path.dirname("test/test-1/test-1.txt")   # 文件所在目錄路徑
'test/test-1'
>>> os.path.dirname("test/test-1/")   # 目錄路徑
'test/test-1'
>>> os.path.dirname("test/test-1")   # 父目錄路徑
'test'

join ：合成路徑，即把兩個參數使用系統路徑分割符進行連接，形成完整路徑。

>>> os.path.join("test","test-1")   # 連接兩個目錄
'test\\test-1'
>>> os.path.join("test\\test-1","test-1.txt")   # 連接目錄與文件名
'test\\test-1\\test-1.txt'

split ：分割文件名和文件夾，即把 path 以最後一個斜線"/"爲分隔符，切割爲 head 和 tail ，以 (head, tail) 元組的形勢返回。

>>> os.path.split("test/test-1")     # 分割目錄
('test', 'test-1')
>>> os.path.split("test/test-1/")    # 以/結尾的目錄分割
('test/test-1', '')
>>> os.path.split("test/test-1/test-1.txt")  # 分割文件
('test/test-1', 'test-1.txt')

splitext ：分割路徑名和文件擴展名，把path 以最後一個擴展名分隔符“.”分割，切割爲 head 和 tail ，以 (head, tail) 元組的形勢返回。注意與 split 的區別是分隔符的不同。

>>> 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")  # 區分文件名及擴展名
('test/test-1/test-1', '.txt')
>>> os.path.splitext("test/test-1/test-1.txt.tmp") # 以最後的"."爲分割點
('test/test-1/test-1.txt', '.tmp')

5 示例應用

下面以一些平時使用到的場景，對前面的操作函數進行綜合使用。

5.1 批量修改文件名

def batch_rename(dir_path):
    itemlist = os.listdir(dir_path)
    # 獲取目錄文件列表
    for item in itemlist:
        # 連接成完整路徑
        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] + "-副本" + splitext[1])

5.2 遍歷目錄及子目錄下所有指定擴展名的文件


def walk_ext_file(dir_path,ext):
    # 遍歷
    for root, dirs, files in os.walk(dir_path):
        # 獲取文件名稱及路徑
        for file in files:
            file_path = os.path.join(root, file)
            file_item = os.path.splitext(file_path)
            # 輸出指定擴展名的文件路徑
            if ext == file_item[1]:
                print(file_path)

5.3 按修改時間排序指定目錄下的文件

def sort_file(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)
    # 獲取最新修改的文件
    print(itemlist[0])

6 總結

在需要對文件或者目錄進行操作時，python 是一個簡單快速選擇。本文通過 python 的標準內置 os 模塊及子模塊 os.path 的常用方法進行介紹，最後結合使用場景進行綜合使用。相信已經滿足大家對文件及目錄操作的大部分需求。

參考資料

python之os模塊：https://www.cnblogs.com/yufeihlf/p/6179547.html
Python OS 文件/目錄方法: https://www.runoob.com/python/os-file-methods.html
Python os.path() 模塊: https://www.runoob.com/python/python-os-path.html

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1 前言

2 文件夾操作

2.1 查詢操作

2.2 創建操作

2.3 刪除操作

2.4 修改操作

3 文件操作

3.1 查詢操作

3.2 創建操作

3.3 修改操作

3.4 刪除

4 路徑操作

5 示例應用

5.1 批量修改文件名

5.2 遍歷目錄及子目錄下所有指定擴展名的文件

5.3 按修改時間排序指定目錄下的文件

6 總結

參考資料

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