掌握 Python 中的文件和文件夹操作

介绍

本实验旨在帮助你理解如何使用 Python 操作文件和文件夹。我们将使用 os 和 glob 模块，这些模块提供了与文件系统交互的方式，并执行常见的操作，如创建、删除和移动文件及目录。

学习目标

os 模块
glob 模块

创建文件夹和文件

以下是一些用于创建多组示例文件夹和文件的 Python 代码：

import os

## 创建多组示例文件夹和文件
for i in range(3):
    ## 为每组创建一个新文件夹
    folder_name = "group_" + str(i)
    os.makedirs(folder_name)

    ## 在每个文件夹中创建示例文件
    for j in range(3):
        file_name = "file_" + str(j) + ".txt"
        file_path = os.path.join(folder_name, file_name)
        with open(file_path, "w") as file:
            file.write("This is a sample file.")

你可以在编辑器中打开 create_samples.py 并运行代码以查看结果。

os.makedirs(path) 是 Python 中 os 模块的一个函数，用于在指定路径创建目录。在本例中，path 是 folder_name，它通过将字符串 "group_" 与外层 for 循环中 i 变量的当前值连接而成，结果为 "group_0"、"group_1" 和 "group_2"。

os.path.join(path1, path2, ...) 是 os.path 模块中的一个函数，用于将一个或多个路径连接在一起。在本例中，path1 是 folder_name，path2 是 file_name，它通过将字符串 "file_" 与内层 for 循环中 j 变量的当前值连接而成，结果为 "file_0.txt"、"file_1.txt" 和 "file_2.txt"。os.path.join() 函数用于连接文件夹名称和文件名称，以创建完整的文件路径，从而可以在文件夹内创建文件。

通过使用 os.path.join 函数，代码确保无论代码是在 Windows、Linux 还是 macOS 上运行，都能使用当前操作系统的正确分隔符来连接文件夹和文件名称。

深入了解 Os 模块

Python 中的 os 模块提供了一种与操作系统交互的方式，允许你执行各种任务，例如创建和删除目录、读取和写入文件以及执行命令。

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以下是 os 模块提供的其他一些有用函数的示例：

os.listdir(path)：返回指定目录中所有文件和目录的列表。
```
os.listdir('.') ## 返回当前目录中所有文件和目录的列表
```

os.remove(path)：删除指定路径的文件。

os.remove('file.txt') ## 删除名为 'file.txt' 的文件

os.rmdir(path)：删除指定路径的空目录。

os.rmdir('folder') ## 删除名为 'folder' 的空文件夹

os.rename(src, dst)：将文件或目录从 src 路径重命名为 dst 路径。

os.rename('file1.txt', 'file2.txt') ## 将文件 'file1.txt' 重命名为 'file2.txt'

os.chdir(path)：将当前工作目录更改为指定路径。

os.chdir('/home/user/documents') ## 将当前工作目录更改为 '/home/user/documents'

os.getcwd()：返回当前工作目录。

os.getcwd() ## 返回当前工作目录，例如 '/home/user/documents'

请注意，如果指定的文件或目录不存在，或者你没有必要的权限，上述大多数函数都会引发异常（例如 FileNotFoundError、OSError 等）。

遍历目录树

os.walk(top, topdown=True, onerror=None, followlinks=False) 是 Python 中 os 模块的一个函数，通过遍历目录树（从上到下或从下到上）生成目录树中的文件名。默认情况下，os.walk() 以从上到下的方式生成目录树中的文件名。对于以目录 top 为根的树中的每个目录（包括 top 本身），它会生成一个三元组 (dirpath, dirnames, filenames)。

以下是一个示例，展示如何使用 os.walk() 打印目录及其子目录中的所有文件：

import os

## 打印目录及其子目录中的所有文件
for root, dirs, files in os.walk('.'):
    for file in files:
        print(os.path.join(root, file))

这段代码将从当前目录（用 '.' 表示）开始，递归遍历所有子目录，并打印遇到的每个文件的完整路径。

以下是另一个示例，展示如何使用 os.walk() 在目录中搜索具有特定扩展名的文件：

import os

def search_file(directory, file_extension):
    for root, dirs, files in os.walk(directory):
        for file in files:
            if file.endswith(file_extension):
                print(os.path.join(root, file))

search_file('.','.txt')

这段代码将查找所有扩展名为 .txt 的文件，并打印这些文件的完整路径。

os.walk() 是一个功能强大的函数，可用于许多任务，例如搜索文件、分析目录结构等。

值得注意的是，os.walk 是一个生成器（generator），这意味着它会动态生成值，而不是将所有值保存在内存中。这使得它在处理大型目录树时非常高效。

Glob 模块

Python 中的 glob 模块提供了一种使用通配符搜索文件和目录的方式。glob.glob(pathname) 返回与指定路径名模式匹配的文件路径列表。

以下是一个示例，展示如何使用 glob.glob() 查找当前目录中所有扩展名为 ".txt" 的文件：

import glob

txt_files = glob.glob('*.txt')
print(txt_files)

这段代码将搜索当前目录中所有扩展名为 ".txt" 的文件，并返回与模式匹配的文件路径列表。

它与 os.walk() 函数类似，但不会递归搜索子目录。它只会在当前目录中查找与指定模式匹配的文件。

以下是一个示例，展示如何使用 glob.glob() 查找所有子目录中扩展名为 ".txt" 的文件：

import glob

txt_files = glob.glob('**/*.txt', recursive=True)
print(txt_files)

这段代码将搜索当前目录及其所有子目录中扩展名为 ".txt" 的文件。

通常，当你只需要在一个目录及其子目录中查找文件时，glob.glob() 更加方便。然而，os.walk() 更强大且灵活，因为它可以用于在多个目录中搜索文件或分析目录树的结构。

值得注意的是，与 os.walk 类似，glob 也是一个生成器（generator），这意味着它会动态生成值，而不是将所有值保存在内存中。这使得它在处理大量文件时非常高效。

总结

在本实验中，我们学习了如何使用 Python 通过 os 和 glob 模块操作文件和文件夹。我们涵盖了如何创建新文件夹、更改当前工作目录、创建新文件、写入文件、关闭文件、列出目录内容以及使用 glob 查找符合特定模式的文件。