Python 办公自动化不得不会的十大文件操作！

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。

本篇整理了 10 个 Python 中最常用到的文件操作，均采用内置函数实现，无论是批处理还是读取文件都会用到，相信这个梳理对大家有所帮助。

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（❤️.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。

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

以上就是整理的十大常用文件操作。当然，也可以借助比如 pandas 库来完成一些读取操作。

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