真香!Python十大常用文件操作

讨论 281号炼丹师
Lv3 见习炼丹师
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    日常对于批量处理文件的需求非常多,用Python写脚本可以非常方便地实现,但在这过程中难免会和文件打交道,第一次做会有很多文件的操作无从下手,只能找度娘。

    本篇东哥整理了10个Python中最常用到的文件操作,无论是批处理还是读取文件都会用到,相信这个梳理会有所帮助。

    1. 显示当前目录

    当我们想知道当前的工作目录是什么的时候,我们可以简单地使用os模块的getcwd()功能,或者使用pathlib的cwd(),如下所示。

    >>> # 第一种方法:显示当前目录
    ... import os
    ... print("当前工作目录:", os.getcwd())
    ... 
    Current Work Directory: /Users/ycui1/PycharmProjects/Medium_Python_Tutorials
    
    >>> # 第二种方法:或者我们也可以使用 pathlib
    ... from pathlib import Path
    ... print("当前工作目录:", Path.cwd())
    ... 
    Current Work Directory: /Users/ycui1/PycharmProjects/Medium_Python_Tutorials

    如果使用的是旧版本的Python(<3.4),则必须使用该os模块。

    2. 建立一个新目录

    要创建目录,可以使用os模块的mkdir()功能。该函数将在指定的路径下创建目录,如果仅使用目录名称,则将在当前目录中创建文件夹,即绝对路径和相对路径的概念。

    >>> # 在当前文件夹创建新目录
    ... os.mkdir("test_folder")
    ... print("目录是否存在:", os.path.exists("test_folder"))
    ... 
    目录是否存在: True
    >>> # 在特定文件夹创建新目录
    ... os.mkdir('/Users/ycui1/PycharmProjects/tmp_folder')
    ... print("目录是否存在:", os.path.exists('/Users/ycui1/PycharmProjects/tmp_folder'))
    ... 
    目录是否存在: True

    但是,如果想要建立一个多层级的目录,比如文件夹中下的文件夹),则需要使用该makedirs()功能。

    >>> # 创建包含子目录的目录
    ... os.makedirs('tmp_level0/tmp_level1')
    ... print("目录是否存在:", os.path.exists("tmp_level0/tmp_level1"))
    ... 
    Is the directory there: True

    如果使用最新版本的Python(≥3.4),则可以考虑利用pathlib模块创建新目录。它不仅可以创建子目录,而且可以处理路径中所有丢失的目录。

    # 使用 pathlib
    from pathlib import Path
    Path("test_folder").mkdir(parents=True, exist_ok=True)

    需要注意一个问题,如果尝试多次运行上述某些代码,可能会遇到问题“无法创建已经存在的新目录”。我们可以将exist_ok参设置为True来处理此问题(默认值False值将阻止我们创建目录)。

    >>> # 使用 pathlib
    ... from pathlib import Path
    ... Path("test_folder").mkdir(parents=True, exist_ok=False)
    ... 
    Traceback (most recent call last):
      File "<input>", line 3, in <module>
      File "/Users/ycui1/.conda/envs/Medium/lib/python3.8/pathlib.py", line 1284, in mkdir
        self._accessor.mkdir(self, mode)
    FileExistsError: [Errno 17] File exists: 'test_folder'

    3. 删除目录和文件

    完成对某些文件或文件夹的操作后,我们可能希望删除它。为此,我们可以使用os模块中的remove()函数来删除文件。如果要删除文件夹,我们应该改用rmdir()。

    >>> # 删除一个文件
    ... print(f"* 删除文件前 {os.path.isfile('tmp.txt')}")
    ... os.remove('tmp.txt')
    ... print(f"* 删除文件后 {os.path.exists('tmp.txt')}")
    ... 
    * 删除文件前 True
    * 删除文件后 False
    >>> # 删除一个文件夹
    ... print(f"* 删除文件夹前 {os.path.isdir('tmp_folder')}")
    ... os.rmdir('tmp_folder')
    ... print(f"* 删除文件夹后 {os.path.exists('tmp_folder')}")
    ... 
    * 删除文件夹前 True
    * 删除文件夹后 False

    如果使用pathlib模块,可以使用unlink()方法,而删除目录可以使用rmdir()方法。请注意,这两种方法都是Path对象的实例方法。

    4. 获取文件列表

    当我们分析某个工作或机器学习项目进行数据处理时,需要获取特定目录中的文件列表。

    通常,文件名具有匹配的模式。假设我们要查找目录中的所有.txt文件,可使用Path对象的方法glob()来实现。glob()方法创建了一个生成器,允许我们进行迭代。

    >>> txt_files = list(Path('.').glob("*.txt"))
    ... print("Txt files:", txt_files)
    ... 
    Txt files: [PosixPath('hello_world.txt'), PosixPath('hello.txt')]

    另外,直接使用glob模块也很方便,如下所示,通过创建可以使用的文件名列表,它具有相似的功能。在大多数情况下,例如文件读取和写入,两者都可以使用。

    >>> from glob import glob
    ... files = list(glob('h*'))
    ... print("以h开头的文件:", files)
    ... 
    Files starting with h: ['hello_world.txt', 'hello.txt']

    5. 移动和复制文件

    移动文件

    常规文件管理任务之一是移动和复制文件。在Python中,这些工作可以非常轻松地完成。要移动文件,只需将其旧目录替换为目标目录即可重命名该文件。假设我们需要将所有.txt文件移动到另一个文件夹,下面用Path来实现。

    >>> target_folder = Path("目标文件")
    ... target_folder.mkdir(parents=True,exist_ok=True)
    ... source_folder = Path('.')
    ... 
    ... txt_files = source_folder.glob('*.txt')
    ... for txt_file in txt_files:
    ...     filename = txt_file.name
    ...     target_path = target_folder.joinpath(filename)
    ...     print(f"** 移动文件 {filename}")
    ...     print("目标文件存在:", target_path.exists())
    ...     txt_file.rename(target_path)
    ...     print("目标文件存在:", target_path.exists(), '\n')
    ... 
    ** 移动文件 hello_world.txt
    目标文件存在: False
    目标文件存在: True 
    
    ** 移动文件 hello.txt
    目标文件存在: False
    目标文件存在: True

    复制文件

    我们可以利用_shutil_模块中可用的功能,_shutil_模块是标准库中另一个用于文件操作的有用模块。我们可以copy()通过将源文件和目标文件指定为字符串来在模块中使用该函数。一个简单的例子如下所示。当然,您可以将copy()函数与glob()函数结合使用,以处理具有相同模式的一堆文件。

    >>> import shutil
    ... 
    ... source_file = "target_folder/hello.txt"
    ... target_file = "hello2.txt"
    ... target_file_path = Path(target_file)
    ... print("* 复制前,文件存在:", target_file_path.exists())
    ... shutil.copy(source_file, target_file)
    ... print("* 复制后,文件存在:", target_file_path.exists())
    ... 
    * 复制前,文件存在: False
    * 复制后,文件存在: True

    6. 检查目录/文件

    上面的示例中一直在使用exists()方法来检查是否存在特定路径。如果存在,返回True;如果不存在,则返回False。此功能在os和pathlib模块中均可用,各自的用法如下。

    # os 模块中 exists() 用法
    os.path.exists('path_to_check')
    
    # pathlib 模块中 exists() 用法
    Path('directory_path').exists()

    使用pathlib,我们还可以检查路径是目录还是文件。

    # 检查路径是否是目录
    os.path.isdir('需要检查的路径')
    Path('需要检查的路径').is_dir()
    
    # 检查路径是否是文件
    os.path.isfile('需要检查的路径')
    Path('需要检查的路径').is_file()

    7. 获取文件信息

    文件名称

    处理文件时,许多情况下都需要提取文件名。使用Path非常简单,可以在Path对象上查看name属性path.name。如果不想带后缀,可以查看stem属性path.stem。

    for py_file in Path().glob('c*.py'):
    ...     print('Name with extension:', py_file.name)
    ...     print('Name only:', py_file.stem)
    ... 
    带文件后缀: closures.py
    只有文件名: closures
    带文件后缀: counter.py
    只有文件名: counter
    带文件后缀: context_management.py
    只有文件名: context_management

    文件后缀

    如果想单独提取文件的后缀,可查看Path对象的suffix属性。

    >>> file_path = Path('closures.py')
    ... print("文件后缀:", file_path.suffix)
    ... 
    File Extension: .py

    文件更多信息

    如果要获取有关文件的更多信息,例如文件大小和修改时间,则可以使用该stat()方法,该方法和os.stat()一样。

    >>> # 路径 path 对象
    ... current_file_path = Path('iterable_usages.py')
    ... file_stat = current_file_path.stat()
    ... 
    >>> # 获取文件大小:
    ... print("文件大小(Bytes):", file_stat.st_size)
    文件大小(Bytes): 3531
    >>> # 获取最近访问时间
    ... print("最近访问时间:", file_stat.st_atime)
    最近访问时间: 1595435202.310935
    >>> # 获取最近修改时间
    ... print("最近修改时间:", file_stat.st_mtime)
    最近修改时间: 1594127561.3204417

    8. 读取文件

    最重要的文件操作之一就是从文件中读取数据。读取文件,最常规的方法是使用内置open()函数创建文件对象。默认情况下,该函数将以读取模式打开文件,并将文件中的数据视为文本。

    >>> # 读取所有的文本
    ... with open("hello2.txt", 'r') as file:
    ...     print(file.read())
    ... 
    Hello World!
    Hello Python!
    >>> # 逐行的读取
    ... with open("hello2.txt", 'r') as file:
    ...     for i, line in enumerate(file, 1):
    ...         print(f"* 读取行 #{i}: {line}") 
    ... 
    * 读取行 #1: Hello World!
    
    * 读取行 #2: Hello Python!

    如果文件中没有太多数据,则可以使用该read()方法一次读取所有内容。但如果文件很大,则应考虑使用生成器,生成器可以逐行处理数据。

    默认将文件内容视为文本。如果要使用二进制文件,则应明确指定用r还是rb。

    另一个棘手的问题是文件的编码。在正常情况下,open()处理编码使用utf-8编码,如果要使用其他编码处理文件,应设置encoding参数。

    9. 写入文件

    仍然使用open()函数,将模式改为w或a打开文件来创建文件对象。w模式下会覆盖旧数据写入新数据,a模式下可在原有数据基础上增加新数据。

    >>> # 向文件中写入新数据
    ... with open("hello3.txt", 'w') as file:
    ...     text_to_write = "Hello Files From Writing"
    ...     file.write(text_to_write)
    ... 
    >>> # 增加一些数据
    ... with open("hello3.txt", 'a') as file:
    ...     text_to_write = "\nHello Files From Appending"
    ...     file.write(text_to_write)
    ... 
    >>> # 检查文件数据是否正确
    ... with open("hello3.txt") as file:
    ...     print(file.read())
    ... 
    Hello Files From Writing
    Hello Files From Appending

    上面每次打开文件时都使用with语句。

    with语句为我们创建了一个处理文件的上下文,当我们完成文件操作后,它可以关闭文件对象。这点很重要,如果我们不及时关闭打开的文件对象,它很有可能会被损坏。

    10. 压缩和解压缩文件

    压缩文件

    zipfile模块提供了文件压缩的功能。使用ZipFile()函数创建一个zip文件对象,类似于我们对open()函数所做的操作,两者都涉及创建由上下文管理器管理的文件对象。

    >>> from zipfile import ZipFile
    ... 
    ... # 创建压缩文件
    ... with ZipFile('text_files.zip', 'w') as file:
    ...     for txt_file in Path().glob('*.txt'):
    ...         print(f"*添加文件: {txt_file.name} 到压缩文件")
    ...         file.write(txt_file)
    ... 
    *添加文件: hello3.txt 到压缩文件
    *添加文件: hello2.txt 到压缩文件

    解压缩文件

    >>> # 解压缩文件
    ... with ZipFile('text_files.zip') as zip_file:
    ...     zip_file.printdir()
    ...     zip_file.extractall()
    ... 
    File Name                                             Modified             Size
    hello3.txt                                     2020-07-30 20:29:50           51
    hello2.txt                                     2020-07-30 18:29:52           26

    结论

    以上就是整理的Python常用文件操作,全部使用内置函数实现。当然,也可以借助比如pandas等库来完成一些操作。

    原创不易,觉得不错点个赞。

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