文件的读取与写入（os和os.path模块、文件读取、文件写入、shutil模块、文件压缩解压缩、字符编码、剪贴板功能）

首先了解下文件夹和文件路径的概念，文件夹也可称为工作目录、目录。windows下，D:\Python\ch14\ch14_1.py称为文件路径，D:\Python\ch14称为文件夹或者工作目录。后续均以windows下路径举例说明。在操作系统中可以使用两种方式表达文件路径。一是绝对路径：路径从根目录开始表达，比如D:\Python\ch14\ch14_1.py就是绝对路径。二是相对路径：是指相对于当前工作目录的路径，若当前工作目录是D:\Python\ch14，它的相对路径是：ch14_1.py。另外，在操作系统处理文件夹中会使用2个特殊符号“.”和“..”，“.”指的是当前文件夹，“..”指的是上一层文件夹。在使用上，指当前文件夹时也可以省略“.\”。所以使用“.\ch14_1.py”与“ch14_1.py”意义相同。

一、在Python内有关文件路径的模块是os，所以在本章节最前面均需导入此模块：import os。在os模块内有另一个常用模块os.path，由于os.path是在os模块内，所以导入os模块后不用再导入os.path模块。下面列出os及os.path模块常用的文件夹和文件操作方法：

os或os.path模块常用方法

说明

示例

os.getcwd()

取得当前工作目录

print(os.getcwd())

os.path.abspath(path)

取得参数path的绝对路径

print(os.path.abspath('.'))

print(os.path.abspath('..'))

print(os.path.abspath('ch14_01.py'))

os.path.relpath(path, start)

取得从start到path的相对路径，如果省略start，则返回当前工作目录至path的相对路径

print(os.path.relpath('D:\\python'))

print(os.path.relpath('D:\\', 'ch14_01.py'))

os.path.exists(path)

如果path的文件或文件夹存在返回True，否则返回False

print(os.path.exists('ch14_01.py'))

print(os.path.exists('D:\\python\\ch14'))

print(os.path.exists('../ch14'))

os.path.isabs(path)

如果path的文件或文件夹是绝对路径返回True，否则返回False

print(os.path.isabs('ch14_01.py'))

print(os.path.isabs('D:\\python\\ch14'))

os.path.isdir(path)

如果path是文件夹返回True，否则返回False

如果实际文件夹不存在，返回False

print(os.path.isdir('ch14_01.py'))

print(os.path.isdir('D:\\python\\ch14'))

os.path.isfile(path)

如果path是文件返回True，否则返回False

print(os.path.isfile('ch14_01.py'))

print(os.path.isfile('D:\\python\\ch14'))

os.mkdir(path)

建立path目录，建议执行前先用os.path.exists( )检查是否存在

mydir = 'testch14'

if not os.path.exists(mydir):

    os.mkdir(mydir)

os.rmdir(path)

删除path目录，限制只能是空的目录。如果要删除含数据文件的目录须使用shutil模块的rmtree( )。建议执行前先用os.path.exists( )检查是否存在

mydir = 'testch14'

if os.path.exists(mydir):
    os.rmdir(mydir)

os.remove(path)

删除path文件。建议执行前先用os.path.exists( )检查是否存在

myfile = 'test.py'

if os.path.exists(myfile):

    os.remove(myfile)

os.chdir(path)

将当前工作文件夹改至path。建议执行前先用os.path.exists( )检查是否存在

newdir = 'D:\\python'

if os.path.exists(newdir):

    os.chdir(newdir)

print(os.getcwd())

os.path.join()

将os.path.join( )参数内的字符串结合为一个文件路径，参数可以有2个到多个

print(os.path.join('D:\\', 'python', 'ch14', 'ch14_01.py'))

print(os.path.join('D:\\python', 'ch14', 'ch14_01.py'))

os.path.getsize()

获得特定文件的大小

print(os.path.getsize('ch14_01.py'))

print(os.path.getsize("D:\\python\\ch14\\ch14_01.py"))

os.listdir()

以列表方式列出特定工作目录的内容（包含当前目录下的文件和文件夹）

print(os.listdir("D:\\python\\ch14"))

totalsize = 0

#列出目录下所有文件大小

for file in os.listdir("D:\\python\\ch14"):

    totalsize += os.path.getsize(os.path.join("D:\\python\\ch14"), file)

os.walk()

遍历目录树，这个方法每次执行循环时将传回3个值：①当前工作目录名称(dirName)。②当前工作目录底下的子目录列表(sub_dirNames)。③当前工作目录底下的文件列表(fileNames)。

上述dirName, sub_dirNames, fileNames名称可以自行命名，顺序则不可以更改，至于目录路径可以使用绝对地址或相对地址，如果不注明则代表当前工作目录的子目录。os.walk( )将遍历指定目录底下的子目录同时传回子目录列表和文件列表，如果所传回的子目录列表是[ ]代表底下没有子目录

for dirName, subDirNames, fileNames in os.walk('D:\\python\\ch14'):
    print("当前工作目录名称：", dirName)
    print("当前子目录名称列表：", subDirNames)
    print("当前文件名列表：", fileNames, "\n")

Python内还有一个模块glob可用于列出特定工作目录内容glob，当导入这个模块后可以使用glob方法获得特定工作目录的内容，这个方法最大特色是可以使用通配符“*”，例如，可用“*.txt”获得所有txt扩展名的文件

import glob

#列出工作目录的所有文件
for file in glob.glob("D:\\python\\ch14\\*.*"):
    print(file)

#列出工作目录的特定文件
for file in glob.glob('ch14_0*.py'):
    print(file)

二、读取文件。Python处理读取或写入文件首先需将文件打开，然后可以一次读取所有文件内容或是一行一行读取文件内容。Python可以使用open( )函数打开文件，文件打开后会传回文件对象，未来可用读取此文件对象方式读取文件内容，更多有关open( )函数可参考第四章介绍。

可以使用read()读取打开的文件，所有的文件内容将以一个字符串方式被读取然后存入字符串变量内，未来只要打印此字符串变量相当于可以打印整个文件内容：

fn = 'test.txt'     #相对路径，当前目录下要打开的文件名，也可以使用绝对路径
'''
python默认字符编码与操作系统有关，如果打开文件执行提示
编码错误UnicodeDecodeError，则需要加上encoding参数
encoding参数值设定与打开的文本文件编码要一致
'''
#fileObj = open(fn)
fileObj = open(fn, encoding='utf-8') 
data = fileObj.read()
fileObj.close()       #使用完一定要关闭已经打开的文件对象
print(data)

其实Python提供一个关键词with应用在打开文件与建立文件对象时，使用方式如下：with open(文件) as 文件对象。使用这种方式打开文件，最大特色是可以不必在程序中关闭文件，with指令会在结束不需要此文件时自动将它关闭，文件经“with open( ) as文件对象”打开后会有一个文件对象，就可以使用前一节的read( )读取此文件对象的内容：

fn = 'test.txt'
with open(fn, encoding='utf-8') as fileObj:
    data = fileObj.read()
    print(data)

在Python若想逐行读取文件内容，可以使用下列循环：for line in infile_obj。其中line和infile_obj变量可以自己命名。当然Python另外有一个方法readlines( )可以逐行读取，同时以列表方式储存，另一个特色是读取时每行的换行字符皆会储存在列表内，我们可以在with区块外遍历列表来获取原先文件对象内容：

fn = 'test.txt'
'''
使用for循环读取逐行读取文件，因为文本文件每行末端有换行符号，
同时print( )在输出时也有一个换行输出的符号，所以使用rstrip()
去掉每行末端的换行符
'''
with open(fn, encoding='utf-8') as file_obj:
    for line in file_obj:
        print(line.rstrip())


#使用readlines()逐行读取文件
with open(fn, encoding='utf-8') as file_obj:
    obj_list = file_obj.readlines()

#with语句外打印列表
print(obj_list)
for line in obj_list:
    print(line.rstrip())
    
#拼接文件中每行字符串并打印输出
str = ''
for line in obj_list:
    str += line
print(str)

字符串的查找和替换。可以使用 findstr in str_obj 来查找某个子串是否在字符串中。还可以使用 index = str_obj.find(findstr, start, end) 方式来查找字符串，index是第一个搜寻到时返回的索引值，start和end代表可以被搜寻字符串的区间（区间包含start和end两个边界值），若是省略表示全部搜寻，如果没有找到返回-1给index。字符串的替换直接使用：新字符串对象 = 字符串对象.replace(旧字符串, 新字符串)  来替换，原先字符串对象内容不会被修改：

fn = 'test.txt'

with open(fn, encoding='utf-8') as file_obj:
    obj_list = file_obj.readlines()  #使用readlines()逐行读取文件

str = ''
for line in obj_list:
    str += line   #拼接每行字符串

findstr = input("请输入欲搜寻字符串：")
#使用findstr in str_obj搜寻字符串
if findstr in str:
    print("%s 字符串存在 %s 文件中" % (findstr, fn))
else:
    print("%s 字符串不存在 %s 文件中" % (findstr, fn))

#使用find()方法搜寻字符串
index = str.find(findstr)   #搜寻字符串是否存在
if index >= 0:
    print("%s 字符串存在 %s 文件中" % (findstr, fn))
    print("在索引 %s 位置出现" % index)
else:
    print("%s 字符串不存在 %s 文件中" % (findstr, fn))


print(str)
new_str = str.replace('\n', '') #替换字符串，将换行符去掉
print(new_str)

三、写入文件。打开文件open( )函数使用时默认是mode=‘r’读取文件模式，因此如果打开文件是供读取可以省略mode=‘r’。若是要供写入，那么就要设定写入模式mode=‘w’，程序设计时可以省略mode，直接在open( )函数内输入‘w’。如果所打开的文件需要读取和写入可以使用‘r+’。如果所打开的文件不存在，open( )会建立该文件对象，如果所打开的文件已经存在，原文件内容将被清空。为了能追加写入到文件中，用open( )打开文件时，需增加参数mode=‘a’或是用‘a’，如果所打开的文件不存在，Python会打开文件供写入，如果所打开的文件存在，Python在执行写入时不会清空原先的文件内容，而是追加写入到文件末尾。写入文件可以使用write( )方法，语法格式如下：文件对象.write(待输出数据)。

fn = 'testout.txt'

#输出字符串到文件中
string = 'I like Python'
with open(fn, 'w') as file_obj:
    file_obj.write(string)

#输出数值到文件中，必须使用str()将数值转为字符串
x = 100
with open(fn, 'w') as file_obj:
    file_obj.write(str(x))

#输出多行数据到文件中，如果要换行需要自己加上换行符
str1 = 'I like Python'
str2 = 'Enjoy it'
with open(fn, 'w') as file_obj:
    file_obj.write(str1 + '\n')
    file_obj.write(str2 + '\n')


#追加写入到文件中
with open(fn, 'a') as file_obj:
    file_obj.write(str1 + '\n')
    file_obj.write(str2 + '\n')

四、shutil模块。这个模块有提供一些方法可以让我们在Python程序内执行文件或目录的复制、删除、更改位置和更改名称。在使用前须加上加载模块语句：import shutil

shutil模块常用方法

说明

示例

shutil.copy(source, destination)

文件的复制，将source文件复制到destination目的位置，执行前source文件一定要存在否则会产生错误

shutil.copy('test.txt', 'dest.txt')

shutil.copy('D:\\python\\ch14\\test.txt', 'D:\\python')

 

shutil.copytree()

目录的复制，复制时目录底下的子目录或文件也将被复制，此外，执行前目录一定要存在否则会产生错误

shutil.copytree('test', 'newdir')

shutil.copytree('D:\\python\\ch14', 'D:\\python\\new14')

shutil.move(source, destination)

文件的移动，将source文件移动到destination目的位置，执行后source文件将不再存在，执行前source文件一定要存在否则会产生错误

shutil.move('test.txt', 'D:\\python\\ch14')

文件名的更改，source文件在移动过程中如果destination路径含有文件名或者detination目录不存在，则形成更改文件名的效果

shutil.move('test.txt', 'hello.txt')

目录的移动，将source目录移动到destination目的位置，移动时source目录的子目录也将随着一起移动

shutil.move('dir37', 'D:\\python')

目录名的更改，source目录在移动过程中如果destination的目录不存在，此时就可以达到目录更改名称的目的了，甚至路径名称也可能更改

shutil.move('dir37', 'D:\\python\\out38')

shutil.rmtree()

os模块的rmdir( )只能删除空的目录，如果要删除含数据文件的目录须使用rmtree( )

shutil.rmtree('dir39')  #目录dir39不是空目录

Python内置的shutil模块在删除文件后就无法复原了，当前有一个第三方的模块send2trash，执行删除文件或文件夹后是将被删除的文件放在回收站，如果后悔可以救回。不过在使用此模块前须先下载这个外部模块，Windows下DOS环境安装此模块命令：pip install send2trash

import send2trash

send2trash.send2trash('testout.txt')

五、文件压缩解压缩。Python内有zipfile模块可以将文件或目录压缩以及解压缩。程序开头需要导入此模块： import zipfile。执行文件压缩前首先要使用ZipFile( )方法建立一份压缩后的档名，在这个方法中另外要加上‘w’参数，注明未来是供write()方法写入：fileZip = zipfile.ZipFile('out.zip', 'w')。上述fileZip和out.zip皆可以自由设定名称，fileZip是压缩文件对象代表的是out.zip，未来将被压缩的文件数据写入此对象，就可以将结果存入out.zip。虽然ZipFile( )无法执行整个目录的压缩，不过可用循环方式将目录底下的文件压缩，即可达到压缩整个目录的目的。zipfile对象有namelist( )方法可以传回zip文件内所有被压缩的文件或目录名称，同时以列表方式传回此对象。这个传回的对象可以使用infolist( )方法传回各元素的属性，如文件名filename、文件大小file_size、压缩结果大小compress_size、文件时间data_time。解压缩zip文件可以使用extractall( )方法。

import glob, os
import zipfile

#压缩文件
fileZip1 = zipfile.ZipFile('out14.zip', 'w')
for name in glob.glob('D:\\python\\ch14\\*'): #遍历ch14目录
    #将文件逐个压缩到zip文件中
    fileZip1.write(name, os.path.basename(name), zipfile.ZIP_DEFLATED)
    
fileZip1.close()

#读取压缩文件
fileZip2 = zipfile.ZipFile('out14.zip', 'r')
print(fileZip2.namelist())  #以列表形式列出所有压缩文件及目录名

for info in fileZip2.infolist():  #循环读取列表中各元素属性
    print(info.filename, info.file_size, info.compress_size)

fileZip2.close()

#解压缩文件
fileUnZip = zipfile.ZipFile('out14.zip')
fileUnZip.extractall('out24') #将解压缩结果放入out24目录
fileUnZip.close()

六、字符编码。当前为止所谈到的文本文件(.txt)的打开有关文件编码部分皆是使用Windows操作系统默认方式。文本模式下常用的编码方式有utf-8和cp950。使用open( )打开文件时，可以增加另一个常用的参数encoding，整个open( )的语法将如下所示：file_obj = open(file, mode='r', encoding='utf-8')。utf-8是国际通用的编码，如果你使用Linux或Max OS，一般也是用国际编码，所以如果打开文件发生错误，请先检查文件的编码格式。使用中文Windows操作系统的记事本以utf-8执行编码时，操作系统会在文件前端增加字节顺序记号(Byte Order Mark,BOM)，俗称文件前端代码，主要功能是判断文字以Unicode表示时，字节的排序方式。open( )函数使用时，也可以很明确地使用encoding=‘utf-8-sig’格式，这时即使是逐行读取也可以将BOM去除。

fn = 'bom.txt'
with open(fn, encoding='utf-8-sig') as file_obj:
    obj_list = file_obj.readlines()

print(obj_list)

with open(fn, encoding='utf-8') as file_obj:
    obj_list = file_obj.readlines()

print(obj_list)

七、剪贴板功能。剪贴板的功能是属第三方pyperclip模块内，使用前需使用下列方式安装此模块：pip install pyperclip，然后程序前面导入此模块：import pyperclip。安装完成后就可以使用下列两个方法：copy( )：可将列表数据复制至剪贴板。paste( )：将剪贴板数据复制回字符串变量

import pyperclip

pyperclip.copy('你好python')
string = pyperclip.paste()
print(string)