Python——必学内置模块 OS

本文通过代码将OS模块中的常用方法以案例的方式展现出来，方便大家查阅

创建文件及目录

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import os
# 导入模块

print(os.getcwd())
# 输出当前路径
path = r"C:\Users\Nexus_16_MLK\Desktop"
dirname = "test_dir"
os.chdir(path)
# 切换到指定路径
print(os.getcwd())

os.mkdir(dirname)
# 创建文件夹

上面这串代码在桌面创建了文件夹，我们可以在桌面上找到该文件夹并打开。其中用os.mkdir()方法创建目录时，所有的父目录都必须存在。也就是说它无法直接创建多级文件夹，比如我们把上面的os.mkdir(dirname)换成os.mkdir(r"test\123")程序就会报错

因此如果我们要用os.mkdir()方法创建目录前，必须要用os.chdir()方法切换到指定目录

如果我们不想进行复杂的切换，我们可以直接使用makedirs()方法直接创建父目录，也就是将代码改成下面这样

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import os
# 导入模块
path = r"C:\Users\Nexus_16_MLK\Desktop"
os.makedirs(rf"{path}\test\123")
# 创建多级文件夹

要注意不是mkdirs()，是makedirs()

查阅和筛选文件

在我们创建完目录后，我们可以对整个文件路径进行查阅

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import os
# 导入模块

path = r"C:\Users\Nexus_16_MLK\Desktop"

print(os.listdir(path))
# 输出路径下所有文件名及目录名，包含隐藏文件，不包含子目录和子文件

with open(rf"{path}\result.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    for dirname, subdirs, files in os.walk(path):
        f.write(f"{dirname}\n{subdirs}\n{files}\n")
        # 对给定路径下的文件进行遍历，生成(当前遍历路径，遍历路径下的子目录，遍历路径下的文件)样式的元组，子目录和子文件以列表形式返回

for entry in os.scandir(path):
    # 和os.listdir()效果一样，返回指定目录下的所有文件和目录名，返回的是一个迭代器
    if entry.is_dir():
        tye = "dir"
    elif entry.is_file():
        tye = "file"
    elif entry.is_symlink():
        tye = "symlink"
    else:
        tye = "unknown"
    print(f"{entry.name:<75}{tye}")
    # 输出文件名和类型

os.listdir()和os.scandir()功能一样，都是遍历指定路径并返回目录和文件名，但os.scandir()方法返回的是一个迭代器，相比于os.listdir()这样一次性返回的方式，os.scandir()更节省内存，因此也更推荐使用

os.walk()的遍历顺序是从给定路径------>第一个文件------>第一个文件子目录------>第一个文件中所有的目录遍历完后遍历下一个------>继续遍历

os.walk()也可以指定遍历的路径

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import os
# 导入模块
path = r"C:\Users\Nexus_16_MLK\Desktop"

for root, dirs, files in os.walk(path):
    # 排除所有以点开头的隐藏目录和名为node_modules的目录
    dirs[:] = [d for d in dirs if not d.startswith('.') and d != 'node_modules']
    print(dirs)

我们也可以对文件目录进行更高级的操作，比如筛选出指定类型的文件，或者是批量重命名等

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import os
# 导入模块
path = r"C:\Users\Nexus_16_MLK\Desktop"

for root, dirs, files in os.walk(path):
    for f in files:
        if f.endswith(".py"):
            print(os.path.join(root, f))
            # 输出给定文件路径下所有py文件的位置
            
o_str = "old_str"
# 搜索的字符串
n_str = "new_str"
# 要替换成的字符串
for root, dirs, files in os.walk(path):
        for filename in files:
            if o_str in filename:
                # 检查文件名中是否包含指定字符串
                new_filename = filename.replace(o_str, n_str)
                old_path = os.path.join(root, filename)
                new_path = os.path.join(root, new_filename)
                # 构造完整路径
                try:
                    os.rename(old_path, new_path)
                    # 进行重命名
                    print(f"成功: {old_path} -> {new_path}")
                except OSError as e:
                    print(f"失败: 无法重命名 {old_path}, 错误: {e}")

我们使用os.rename(src, dst)进行了重命名操作，要注意重命名的文件名不能是已经存在的

读取文件具体信息

如果要读取文件的具体信息，我们需要用到os.stat()方法

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import os
import time
# 导入模块

path = r"C:\Users\Nexus_16_MLK\Desktop"
with open(rf"{path}\test\test.txt", "w") as f:
    f.write("test")

stat_info = os.stat(rf"{path}\test\test.txt")

print("size:",stat_info.st_size)
# 文件大小
print("premission:",stat_info.st_mode)
# 文件权限，33206代表普通文件可读写，33060代表普通文件只读，16895代表目录完全控制，16749代表目录只读
print("owner:",stat_info.st_uid)
# 所属用户
print("device:",stat_info.st_dev)
# 所属设备
print("last modified:",time.ctime(stat_info.st_mtime))
# 最后修改时间
print("last access:",time.ctime(stat_info.st_atime))
# 最后访问时间

我们也可以对文件权限进行修改，修改有两种方式，一种是用os.chmod()方法，另一种是用stat模块

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import os
import stat
# 导入模块

path = r"C:\Users\Nexus_16_MLK\Desktop"

os.chmod(rf"{path}\test\test.txt", 33060)
# 改成只读
os.chmod(rf"{path}\test\test.txt", stat.S_IWUSR)
# 改成可写

使用stat可读性会比单用数字代码更高，主要有S_IRUSR(读), S_IWUSR(写), S_IXUSR(执行), S_IRWXU(全部)四种文件权限

文件的重命名和替换

我们之前用os.rename()对文件进行过重命名，除了os.renmae()之外，我们还有os.replace()这个方法可以用来对文件进行重命名

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import os
# 导入模块

path = r"C:\Users\Nexus_16_MLK\Desktop\test"

with open(rf"{path}\test2.txt", "w") as f:
    f.write("test2")

# os.rename(rf"{path}\test.txt", rf"{path}\test2.txt")
# 报错FileExistsError

os.replace(rf"{path}\test.txt", rf"{path}\test2.txt")
# replace方法遇到同名文件会直接进行覆盖

# os.rename(rf"{path}\test.txt", rf"{path}\test1\test1.txt")
# os.replace(rf"{path}\test.txt", rf"{path}\test1\test1.txt")
# 当我们想将文件移动到没有创建的子文件夹时，会引发FileNotFoundError

文件的删除

了解了文件的创建、查阅、修改，最后我们来看看文件的删除

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import os
# 导入模块

path = r"C:\Users\Nexus_16_MLK\Desktop\test"

os.makedirs(rf"{path}\t1\t2")

with open(rf"{path}\t1\t2\1.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("1111111")

os.remove(rf"{path}\t1\t2\1.txt")
# 删除单个文件，无法删除目录

os.rmdir(rf"{path}\t1\t2")
# 删除没有子文件夹和子文件的空目录

os.removedirs(rf"{path}\t1")
# 递归删除空目录，先删除t1, 然后删除test

在进行删除操作时，我们要注意，os模块中不支持删除非空的目录，如果需要删除有文件的整个文件夹，我们需要用到shutil模块中的rmtree()方法

同时，当我们用os.remove()方法删除文件时，要注意，文件会被直接抹除，不会进回收站

优化文件路径

在上面的代码中，我们用path = r"C:\Users\Nexus_16_MLK\Desktop\test"来给定路径，但是这种用字符串加反斜杠的方式写出路径，存在着很多缺点和隐患（比如斜杠在windows上是\在linux上是/），所以我们要用os.path对路径的写法进行优化

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import os

path = r"C:\Users\Nexus_16_MLK\Desktop\z\1.txt"

filename, extension = os.path.splitext(path)
# 对文件名和后缀名进行分离
print(filename)
print(extension)

dir_path, full_name = os.path.split(path)
# 对路径和文件名进行分离
print(dir_path)
print(full_name)

new_path = os.path.join("C:\\", "Users", "Nexus_16_MLK", "Desktop", "z", full_name)
# join方法可以自动在不同系统转换路径分隔符
# 在windows上驱动器号后面的斜杠最好自己补充，注意尽量不要在第二个参数前加斜杠

print(new_path)
print(os.path.exists(new_path))  
# 路径是否存在？
print(os.path.isfile(new_path))  
# 是文件吗？(如果是目录会返回 False)
print(os.path.isdir(new_path))   
# 是目录吗？
print(os.path.isabs(new_path))   
# 是绝对路径吗？

print(os.path.basename(new_path))
# 只要最后的文件名+后缀，省略前面路径
print(os.path.dirname(new_path))
# 只要前面路径，不要文件名和后缀
print(os.path.islink(new_path))
# 判断是不是软链接（路径重定向，不是快捷方式）
print(os.path.samefile(new_path, path))
# 判断是不是同一个文件

软链接

我们刚才提到了软链接，软链接的本质是磁盘内的索引，当我们把路径A软链接到路径B，当我们访问路径A时会直接跳转到路径B，而快捷方式的本质是一个能快速执行对应文件的二进制.lnk文件。

我们可以通过下面的图表看到它们之间的差异

我们也可以用代码的方式更直观地了解软链接，我们可以通过os.symlink()方式来创建软链接

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import os

path = os.path.join("C:\\", "Users", "Nexus_16_MLK", "Desktop", "z")

with open(rf"{path}\1.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("1")

os.symlink(rf"{path}\1.txt", rf"{path}\2.txt")
# 2.txt不能是已经存在的，创建软链接是通过1.txt去创建一个分身2.txt

with open(rf"{path}\2.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    print(f.read())
    
print(os.path.islink(rf"{path}\2.txt"))
# 判断是否为软链接
print(os.path.realpath(rf"{path}\2.txt"))
# 输出软链接指向的真实文件
print(os.path.samefile(rf"{path}\1.txt", rf"{path}\2.txt"))
# 本质上它们就是同一个文件

创建软链接后，我们对其中一个文件进行修改，另一个文件也会改变，其实它们就是一个文件

那很多人会问，它们本质上是一个文件，那这软链接有什么意义呢？

软链接最重要最核心的就是节省空间，当一对一时，作用不是很大，但是当几十个上百个文件都可以链接到一份文件上，节省的空间是非常大的
目录结构和路径编码，当有些文件写死在某个目录下时，我们可以通过软链接的方式，让死的目录结构变得灵活起来
热更新\热切换。当我们对某些文件进行版本更新时，我们不用更新文件，而是更新最初设置的软链接的指向（删除旧的再创建新的，这过程中只会删除链接，不会动到文件），让它从旧文件指向新文件即可实现无缝切换