Python Day20 os模块 和 文件操作 及 例题分析

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8KB print(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, Callableimport osclass FileUtils: @classmethod def 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 @classmethod def 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 @classmethod def get_parent(cls, path: str) -> str: \"\"\"获取路径的父级目录\"\"\" return os.path.dirname(path) @classmethod def get_name(cls, path: str) -> str: \"\"\"获取路径中的文件名或目录名\"\"\" return os.path.basename(path) @classmethod def 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) @classmethod def is_dir(cls, path: str) -> bool: \"\"\"判断路径是否为目录\"\"\" return os.path.isdir(path) @classmethod def is_file(cls, path: str) -> bool: \"\"\"判断路径是否为文件\"\"\" return os.path.isfile(path) @classmethod def exists(cls, path: str) -> bool: \"\"\"判断路径是否存在\"\"\" return os.path.exists(path) @classmethod def 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. @classmethod def 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) @classmethod def 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 < 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) @classmethod def 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() @classmethod def 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  break yield data @classmethod def 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） @abstractmethod def read(self, n=1): \"\"\"抽象方法：读取指定长度数据\"\"\" pass @abstractmethod def readall(self): \"\"\"抽象方法：读取所有数据\"\"\" pass def 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 break yield data @abstractmethod def 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()

四、测试代码说明（原注释部分）

包含对FileUtils类的功能测试，主要流程：

1. 创建测试目录和文件并写入内容
2. 验证文件 / 目录存在性、大小、名称等属性
3. 读取文件内容、筛选特定类型文件
4. 测试文件和目录拷贝功能
5. 测试删除功能及清理操作