Python：读写文件(I/O) | 组织文件

1. I/O 概述　

　　 程序与用户交互涉及到程序的输入输出（I/O）

　　一种类型是字符串，通过input() 和 print() 函数以及数据类型转换类函数如（int()），实现数据的输入输出。

　　另一种类型是读写文件，通过文件的创建、读和写，实现数据的输入输出。

　　本文叙述关于读写文件与组织文件　

2. 文件与文件路径

2.1  文件及文件类型

　　2.1.1 文件

　　 文件是一个位的序列，可被应用程序翻译成文本文件和二进制文件。

　　位是存储在计算机中的最小单位，位代表设备的某一状态，但只能是两种状态之一（设备开关断开或合上）。

　　文件可分类为文本文件和二进制文件

　　2.1.2 文本文件

　　文本文件是字符文件，只含有ASCII或Unicode字符，要存储整数、浮点数或其他数据结构，必须要将它们转化成对应的字符格式。

　　2.1.3 二进制文件

　　二进制文件是其他所有文件。诸如字处理文档、 PDF、 图像、 电子表格和可执行程序。

2.2  文件路径

　　 文件以文件夹 (folder)的形式组织起来。文件夹也叫目录(directory)。

　　每个正在运行的程序都有一个 ‘‘当前目录”作为大多数操作的默认目录。例如，当你打开一个文件来读取时，Python 会在当前目录下寻找这个文件。

　　指明一个文件或者目录的字符串，叫做路径 (path)，比如：'/Python36/scripts'

　　os 模块提供了操作文件和目录的函数。

　　2.2.1 相对路径

　　 一个简单的文件名，如 memo.txt ，同样被看做是一个路径，只不过是相对路径  ，因为它是相对于当前目录而言的。相对路径(relative path)就是从当前目录开始的路径。

　　下面代码揭示了 os.path.exists() 的实际

>>> import os 
>>> os.getcwd()  # getcwd() 返回当前工作目录
'D:\Python36'
>>> os.chdir('C:\Windows\System32')  # chdir() 切换当前目录
>>> os.getcwd()
'C:\Windows\System32'

>>> import os
>>> os. path . exists ('（读写文件）疯狂填词2.txtt ') # 这个文件在计算机上存在，但不存在当前目录
False
>>> os.path.exists('正则代码实践strip.py') # 这个文件存在当前目录
True

　　2.2.2 绝对路径

　　一个以 / 开头的路径和当前目录无关，叫做绝对路径 。绝对路径 (absolute path)就是从文件系统顶部开始的路径。

　   下面代码揭示了 os.path.abspath() 的实际效果以及 os.path.relpath() 的用法

>>> import os
>>> os.path.abspath('正则代码实践strip.py')
'D:\Python36\正则代码实践strip.py'

>>> import os
>>> os.path.abspath('正则代码实践strip.py')
'D:\Python36\正则代码实践strip.py'
>>> os.path.abspath('（读写文件）疯狂填词2.py') # 这个文件是当前目录没有的
'D:\Python36\（读写文件）疯狂填词2.py'
>>> os.path.abspath(r'Python编程快速上手++让繁琐工作自（读写文件）疯狂填词2.py') # 这个目录也是当前目录不存在的
'D:\Python编程快速上手++让繁琐工作自\（读写文件）疯狂填词2.py'
>>> os.path.abspath(r'DesktopPython编程快速上手++让繁琐工作自动化（读写文件）疯狂填词2.py')
'D:\Desktop\Python编程快速上手++让繁琐工作自动化\（读写文件）疯狂填词2.py'
>>> os.path.abspath(r'AdministratorDesktopPython编程快速上手++让繁琐工作自动化（读写文件）疯狂填词2.py')
'D:\Administrator\Desktop\Python编程快速上手++让繁琐工作自动化\（读写文件）疯狂填词2.py' # 如果没有指明最顶部根目录，则该函数返回的目录的顶部都是当前目录的顶部，即"D:\"
>>> os.path.abspath(r'C:UsersAdministratorDesktopPython编程快速上手++让繁琐工作自动化（读写文件）疯狂填词2.py')
'C:\Users\Administrator\Desktop\Python编程快速上手++让繁琐工作自动化\（读写文件）疯狂填词2.py'

>>> import os
>>> os.path.relpath('C:\Windows', 'C:\')
'Windows'
>>> os.path.relpath('C:\Windows', 'C:\spam\eggs')
'..\..\Windows'
>>> os.getcwd()
'D:\Python36'

　　2.2.3 用 os.makedirs() 创建新文件夹（目录）

　　os.makedirs()将创建所有必要的中间文件夹，目的是确保完整路径名存在。

>>> import os
>>> os.makedirs('D:\abc\def\g')
>>> os.chdir(('D:\abc\def\g')

　　2.2.4  用 os.path.join() 构建所有操作系统上都有效的路径

　　这个方法很有用，例如构建文件路径（创建文件的同时创建路径）

>>> import os
>>> os.path.join('D:\Python36', 'test.txt')
'D:\Python36\test.txt'

3. 读写文件

3.1  用 open() 函数创建或打开文件

　　open() 函数返回一个 File 类型对象，将该对象保存于变量中，就可以调用 File 对象的方法

>>> file = open('hello.txt')

　　如果当前目录下没有 'hello.txt' 文件，则创建该文件并打开。

3.2 用 read() 或 readlines()方法读取文件

　　 open() 函数默认以“读”模式打开文件，因此不能进行写入操作，但可以用 read() 方法读取文件内容（但要实现下面代码结果，先要手动打开文件，并敲入对应的内容），

　　read() 方法就返回保存在该文件中的字符串。

　　readlines() 方法，从文件取得一个字符串的列表。列表中的每个字符串就是文本中的每一行。

>>> helloContent = file.read()
>>> helloContent
'Hello world!'

>>> sonnetFile = open('sonnet29.txt')
>>> sonnetFile.readlines()
[When, in disgrace with fortune and men's eyes,
', ' I all alone beweep my
outcast state,
', And trouble deaf heaven with my bootless cries,
', And
look upon myself and curse my fate,']

3.3 用 write()方法写入文件

　　将'w'作为第二个参数传递给 open()，将以写模式打开该文件，便可以调用 write() 方法将内容写入文件。

　　'w' 模式将会删除文件原有内容，重新写入。

　　如果不希望删除原有内容，可以用 'a' 模式将内容以添加的方式写入文件。

　　还有二进制写入模式 'wb' 等，更多模式请参考Python文档。

>>> baconFile = open('bacon.txt', 'w')
>>> baconFile.write('Hello world!
')
13
>>> baconFile.close()
>>> baconFile = open('bacon.txt', 'a')
>>> baconFile.write('Bacon is not a vegetable.')
25
>>> baconFile.close()
>>> baconFile = open('bacon.txt')
>>> content = baconFile.read()
>>> baconFile.close()
>>> print(content)
Hello world!
Bacon is not a vegetable.

　　write() 返回值是被写入字符的个数。文件对象将跟踪自身的位置，所以下次你调用 write的时候，它会在文件末尾添加新的数据。

3.4 修改文件

　　调用 readlines() 方法，利用正则表达匹配修改内容或调用字符串相关方法修改内容，重新写入新文件。备份原文件，删除原文件。

3.5 用 colse() 方法关闭文件

　　如果用上下文管理器（with语句）则不需要调用colse()方法，否则应该在最后调用colse()方法。

>>> baconFile = open('bacon.txt', 'w')
>>> baconFile.write('Hello world!
')
13
>>> baconFile.close()

4. 组织文件

　　参考自《Python编程快速上手  让繁琐工作自动化》

4.1 查看目录下所有文件

　　调用 os.listdir(path) 将返回传入函数路径（path）下所有文件名字符串的列表，包含 path 中的每个文件

>>> os.listdir('C:\Windows\System32')
['0409', '12520437.cpx', '12520850.cpx', '5U877.ax', 'aaclient.dll',
......
'xwtpdui.dll', 'xwtpw32.dll', 'zh-CN', 'zh-HK', 'zh-TW', 'zipfldr.dll']

4.2 遍历目录树

　　os.walk()在循环的每次迭代中，返回 3 个值：
　　1． 当前文件夹名称的字符串。
　　2． 当前文件夹中子文件夹的字符串的列表。
　　3． 当前文件夹中文件的字符串的列表。

import os

for folderName, subfolders, filenames in os.walk('C:\delicious'):
    print('当前目录(文件夹) folder 是 ' + folderName)
        for subfolder in subfolders:
            print('目录下子文件夹 subflder 是 ' + folderName + ': ' + subfolder)
        for filename in filenames:
            print('目录下文件 file 是 ' + folderName + ': '+ filename)
        print('')    

　　输出如下，意思就是os.walk()，先搜索文件夹（根目录）下的所有子文件夹和文件，而对根目录下的每个子文件夹又做了同样的事情，层次迭代，结果就是找到了所有的文件夹与文件（即遍历了目录树）

当前目录文件夹 folder 是 C:delicious
目录下子文件夹 subflder 是 C:delicious: cats
目录下子文件夹 subflder 是 C:delicious: walnut
目录下文件 file 是 C:delicious: spam.txt

当前目录文件夹 folder 是 C:deliciouscats
目录下文件 file 是 C:deliciouscats: catnames.txt
目录下文件 file 是 C:deliciouscats: zophie.jpg

当前目录文件夹 folder 是 C:deliciouswalnut
目录下子文件夹 subflder 是 C:deliciouswalnut: waffles
当前目录文件夹 folder 是 C:deliciouswalnutwaffles
目录下文件 file 是 C:deliciouswalnutwaffles: butter.txt.

4.3 shutil 模块

　　4.3.1 复制文件和文件夹

　　调用 shutil.copy() 

>>> import shutil, os
>>> os.chdir('C:\')
>>> shutil.copy('C:\spam.txt', 'C:\delicious')
'C:\delicious\spam.txt'
>>> shutil.copy('eggs.txt', 'C:\delicious\eggs2.txt')
'C:\delicious\eggs2.txt'

　　4.3.2 文件和文件夹的移动与改名

　　调用 shutil.move(source, destination)， 下面代码：

　　1、如果文件夹 C:eggs 中原来存在一个文件 bacon.txt，它会被C:\bacon.txt 覆盖（替换）。

　　2、目标文件夹 C:\eggs 必须存在

　　3、 shutil.move() 方法可以实现改文件名

>>> import shutil
>>> shutil.move('C:\bacon.txt', 'C:\eggs')
'C:\eggs\bacon.txt'
>>> shutil.move('C:\bacon.txt', 'C:\eggs\new_bacon.txt')
'C:\eggs\new_bacon.txt'

　　4.3.3永久删除文件和文件夹

　　利用 os 模块中的函数，可以删除一个文件或一个空文件夹。但利用 shutil 模块，可以删除一个文件夹及其所有的内容。

　　• 调用 os.unlink(path)将删除 path 处的文件。
　　• 调用 os.rmdir(path)将删除 path 处的文件夹。该文件夹必须为空，其中没有任何文件和文件夹。
　　• 调用 shutil.rmtree(path)将删除 path 处的文件夹，它包含的所有文件和文件夹都会被删除。

　　以上函数都是永久删除用时要特别小心

import os
    for filename in os.listdir():
        if filename.endswith('.rxt'):
            #os.unlink(filename)
            print(filename)                

　　4.3.4 用 send2trash 模块安全地删除

　　send2trash() 函数只能将文件送到垃圾箱， 不能从中恢复文件。

>>> import send2trash
>>> baconFile = open('bacon.txt', 'a') # creates the file
>>> baconFile.write('Bacon is not a vegetable.')
25
>>> baconFile.close()
>>> send2trash.send2trash('bacon.txt')

4.4.zipfile 模块

　　4.4.1 读取 ZIP 文件　　

>>> import zipfile, os
>>> os.chdir('C:\') # move to the folder with example.zip
>>> exampleZip = zipfile.ZipFile('example.zip')
>>> exampleZip.namelist()
['spam.txt', 'cats/', 'cats/catnames.txt', 'cats/zophie.jpg']
>>> spamInfo = exampleZip.getinfo('spam.txt')
>>> spamInfo.file_size
13908
>>> spamInfo.compress_size
3828
>>> 'Compressed file is %sx smaller!' % (round(spamInfo.file_size / spamInfo.compress_size, 2))
'Compressed file is 3.63x smaller!'
>>> exampleZip.close()

　　4.4.2 解压文件　

　　 运行这段代码后， example.zip 的内容将被解压缩到 C:。

　　或者， 你可以向extractall()传递的一个文件夹名称，它将文件解压缩到那个文件夹， 而不是当前工作目录。　

>>> import zipfile, os
>>> os.chdir('C:\') # move to the folder with example.zip
>>> exampleZip = zipfile.ZipFile('example.zip')
>>> exampleZip.extractall()
>>> exampleZip.close()

　　4.4.3 创建和添加到 ZIP 文件

　　下面代码 zipfile.ZipFile()方法中第二个参数 zipfile.ZIP_DEFLATED  是指定了 deflate 压缩算法，它对各种类型的数据都很有效

　　这段代码将创建一个新的 ZIP 文件， 名为 new.zip， 它包含 spam.txt 压缩后的内容。

　　和写入文件同样，写模式将擦除 ZIP 文件中所有原有的内容。如果只是希望将文件添加到原有的 ZIP 文件中， 就要向 zipfile.ZipFile()传入'a'作为第二个参数，以添加模式打开 ZIP 文件

>>> import zipfile
>>> newZip = zipfile.ZipFile('new.zip', 'w')
>>> newZip.write('spam.txt', compress_type=zipfile.ZIP_DEFLATED)
>>> newZip.close()