Python下OS操作（路徑、讀寫、引用、字符串操作）

路徑問題

目錄增刪

import os, shutil
os.mkdir(path)        #創建單級目錄
os.makedirs(path)     #創建多級目錄（目標目錄及其父目錄均未創建時，使用該命令可一同創建，mkdir則不行）
os.rmdir(path)        #刪除一個空文件夾（目錄），非空會報錯
print(os.getcwd())    #打印當前工作所處目錄
os.chdir(path)        #更改當前工作所處目錄
shutil.rmtree(path)   #刪除目錄及目錄內所有文件

引用文件

打開與代碼在同一文件夾下（與代碼同級）的文件：

#This code file is named "open_img.py"
from PIL import Image
path = 'img.jpg'
img=Image.open(path)
img.show()

也可以寫成：

path = './img.jpg'

./表示當前目錄，一般可省略不寫

打開代碼同級文件夾下的文件：

path = 'a/img.jpg'

同理，也可以寫成：

path = './a/img.jpg'

若文件夾a中還有多級文件夾，繼續加“/”深化路徑即可。

打開代碼文件上級文件夾中的文件：

path = '../img.jpg'

../表示上級目錄，若img.jig還在更上層，可以繼續疊加../

以上可以綜合運用，例如a、b文件夾同級，代碼在a中，圖片在b中：

path = '../b/img.jpg'

若圖片在硬盤根目錄：

path = '/img.jpg'

圖片絕對路徑爲：C:/img.jpg

以上寫法均爲相對路徑寫法，Python同樣支持寫絕對路徑。

注意：在Windows中，文件的從屬關係用“\”表示，然而在Python中該符號爲轉義符號，因此在表示路徑時用“/”或“\\”表示。（非Windows系統如Linux本身就用“/”表示）。然而如果將路徑輸出，可能會看到“\\”、“\”和“/”共存的情況，這個不影響，只要代碼中使用“/”或“\\”即可。

獲取當前文件的位置

import os
print(os.getcwd())
print(os.path.dirname(__file__))
print(os.path.realpath(__file__))

在某個文件（假設爲a.py）輸入以上代碼，輸出爲：

C:\Users\Zerg Wang\Desktop
C:/Users/Zerg Wang/Desktop
C:\Users\Zerg Wang\Desktop\a.py

可以看到同樣的路徑相同，不同函數分別以“\”和“/”區分，這個無影響。

完整路徑下分離路徑、文件名、拓展名：

import os

st = '1/2/3/4/5.jpg'

print(os.path.split(st))        # ('1/2/3/4', '5.jpg')

print(os.path.splitext(st))     # ('1/2/3/4/5', '.jpg')

os.path.split返回兩個值，第一個爲字符串st的路徑，第二個爲文件名。

注意，該函數也可對目錄使用，假如目錄名爲4，完整路徑爲1/2/3/4，則返回1/2/3和4。

os.path.splitext也返回兩個值，第一個爲文件名（無後綴名），第二個爲後綴名（包括“.”）

可用索引指定第一個或第二個值，如：

filename = os.path.splitext(st)[0]
extensionname = os.path.splitext(st)[1]

獲取文件夾下所有文件名

os.listdir(dir_path)

返回一個list，由文件夾下所有文件和文件夾的名字（僅文件名，無路徑）構成。遍歷的深度僅爲1，也就是說，如果其內部文件夾中還有文件，這些文件不會被遍歷到。

如果要遍歷包括所有子文件夾中的內容（深度不限），則使用os.walk(dir_path)，返回三個值：root，dirs，files，其中root爲當前遍歷的目錄地址，dirs爲list，存有所有子目錄，files也爲list，存有所有文件（不包括子目錄），若要得到這些值，可以：

for root, dirs, files in os.walk(folder):
    print(root)
    for dir in dirs:
        print(dir)    #輸出所有子目錄名（不含路徑）
    for f in files:
        print(f)      #輸出所有文件名（不含路徑）

外層的for循環是控制遍歷深度的，也就是說，如果按以上代碼運行，第一次循環，遍歷深度爲1，會輸出folder的目錄名（root）、folder下的子目錄名和folder下的文件名，然後第二次循環，遍歷深度爲2，會分別輸出folder下的子目錄名及該子目錄下的子目錄名和文件，一次類推……舉個例子：

假如folder目錄下結構如上圖所示，則按上述代碼，輸出爲：

C:/Users/Zerg Wang/Desktop/PythonEnv    #遍歷深度爲1時的root
.vscode
Images                                  #先輸出root下僅一層的子目錄
1.png
2.png
a.py                                    #再輸出root下僅一層的文件
C:/Users/Zerg Wang/Desktop/PythonEnv\.vscode    #遍歷深度爲2時的root
launch.json
settings.json
C:/Users/Zerg Wang/Desktop/PythonEnv\Images    #遍歷深度爲2時的root
agricultural
airplane
C:/Users/Zerg Wang/Desktop/PythonEnv\Images\agricultural    #遍歷深度爲3時的root
agricultural00.tif
agricultural01.tif
C:/Users/Zerg Wang/Desktop/PythonEnv\Images\airplane    #遍歷深度爲3時的root
airplane00.tif
airplane01.tif

glob

Python自帶的庫，無需pip安裝，功能類似於Windows中的搜索，其函數glob.glob(path)通過在path中插入通配符*或?起到搜索的功能，返回爲一個列表，包含所有符合的結果路徑。除了常用的glob.glob，還有glob.iglob，兩者功能類似，後者返回迭代器。

以VOC數據集的路徑爲例：

import glob

for path in glob.glob('VOCdevkit/*/*'):
    print(path)

（此爲部分截圖，返回的路徑格式與輸入路徑一致）

再介紹一下通配符，“*”用於匹配0到多個字符，例如*.jpg就是所有擴展名爲jpg的文件，而“?”僅匹配一個字符，例如“VOC20??”輸出爲“VOC2007”和“VOC2012”，此外在匹配時還可以指定字符，例如[0-9]指定的就是單個數字字符。

如果輸入的路徑精確到某一文件，則輸出該文件路徑。

 

文件讀寫

正常讀取及打印文件內容：

f = open(path,'r')
print(f.read())        #f.readline() or f.readlines()
f.close()              #一般要在最後關閉文件的讀寫，防止其持續佔用計算機資源。

'r'表示文件爲只讀模式。

f.read()：一次性讀取文件全部內容。

f.readline()：每次讀取文件中的一行。

f.readlines()：同樣是讀取全部內容，但以list形式返回。

以上方法可接參數，表示每次讀取的字節數，因此以上方法可迭代使用。

文件寫入：

f = open(path,'w')    #若文件不存在會自動創建

如果寫入方式是在文件末尾追加內容，則爲：

f = open(path,'a')    #若文件不存在會自動創建

使用f.write('context...')即可向文件內寫入內容。
如果要使文件可在程序中既能被讀也能被寫：模式可以設置爲'r+'、'w+'、'a+‘。

文件讀寫的進度靠一個指針控制，讀取共用，也就是說，要實現'a'模式，可以先：

f = open(path,'r+')
f.read()

把文件原有內容先讀出，指針就會在文件末尾，從而進行內容的追加。

要知道當前指針位置，可用file.tell()，返回一個數字，表示指針前的字節數。

注意：’r+'和'w+'模式是有區別的，'w'和'w+'模式會先將文件原有內容覆蓋。

圖片來自菜鳥教程（http://www.runoob.com/python/python-files-io.html）

二進制形式讀寫：

在對應的模式下加上'b'即可，例如：

f1 = open(path,'rb')
f2 = open(path,'wb')
f3 = open(path,'ab')

With...as讀寫方式

爲防止文件讀寫過程中出錯中止程序以至於f.close()未能執行，一般會使用try...finally保證文件被正常關閉：

try:
    f = open(path, 'r')
    print(f.read())
finally:
    if f:
        f.close()

當然，使用with...as會更加簡潔：(雖然沒寫出來，但無論程序是否中斷f.close仍會執行)

with open(path, 'r') as f:
    print(f.read())

刪除與重命名

import os
os.rename(old_path, new_path)
os.remove(path)

複製與移動

import shutil
shutil.move(file_path, target_path)    #文件移動
shutil.copy(file_path, target_path)    #文件複製

目標路徑target_path最後有沒有“/”無所謂~

shutil.copyfile功能與shutil.copy相似，但使用前者可能會遇到權限問題，因此推薦後者。

前面的file_path也可以填寫目錄名，但shutil.copy複製目錄可能會遇到權限問題……

特殊數據類型與文件的交互

字典、列表的內容若要存儲於文件，或從文件中讀取（代碼中的d可以是列表，也可以是字典）：

#保存
f = open('file.txt','w')
f.write(str(d))
f.close()
        
#讀取
f = open('file.txt','r')
d = eval(f.read())
f.close()

在file.txt中，數據保存的格式與print該列表（或字典）的格式一致。

 

Python包引用

同文件夾下的a.py要引用b.py：

#This code file is named "a.py"
from . import b

導入Python包時的簡寫

import numpy as np, pandas

以上代碼的意思不是numpy有兩個別名，而是import了numpy和pandas，其中numpy的簡寫爲np，可以：

import numpy as np, pandas as pd