Python 目录操作详解

Python提供了多种模块进行目录操作，主要包括os/os.path、pathlib和shutil。os模块提供传统方法如mkdir/listdir等，pathlib（Python3.4+推荐）采用面向对象方式操作路径，而shutil支持高级目录操作。核心功能包括：创建/删除目录（mkdir/rmdir）、路径拼接（join/Path对象）、遍历目录（walk/iterdir）、文件搜索（glob/rglob）以及获取目录信息（stat）。pathlib通过Path对象提供更直观的操作方式，如使用/拼接路径、属性访问等

Python 目录操作详解

目录操作是文件系统管理的重要组成部分，Python 提供了多种方式来处理目录。下面我将从基础到高级，全面详细地讲解 Python 中的目录操作。

一、目录操作基础模块

Python 主要使用以下模块进行目录操作：

1. os 模块：传统的目录操作方法
2. os.path 模块：路径相关操作
3. pathlib 模块（Python 3.4+）：面向对象的路径操作（推荐）
4. shutil 模块：高级文件和目录操作

[目录操作模块]
├── os/os.path (传统方法)
├── pathlib (现代面向对象方法)
└── shutil (高级操作)

二、使用 os 和 os.path 进行目录操作

1. 基本目录操作

2. 路径操作（os.path）

3. 代码示例

import os
import shutil

# 创建目录
if not os.path.exists('new_dir'):
    os.mkdir('new_dir')  # 创建单个目录
    os.makedirs('path/to/nested/dir')  # 创建多级目录

# 列出目录内容
print(os.listdir('.'))  # 当前目录内容

# 删除目录
os.rmdir('new_dir')  # 只能删除空目录
shutil.rmtree('path')  # 删除整个目录树

# 路径操作示例
path = os.path.join('dir', 'subdir', 'file.txt')  # dir/subdir/file.txt
print(os.path.abspath('.'))  # 当前目录的绝对路径
print(os.path.isdir('/path/to/dir'))  # 检查是否是目录

三、使用 pathlib 进行目录操作（推荐）

pathlib 是 Python 3.4+ 引入的面向对象的路径操作模块，更加直观和安全。

1. Path 对象基本操作

2. 目录操作

3. 代码示例

from pathlib import Path

# 创建Path对象
p = Path('/home/user/documents') / 'report.txt'  # 使用/拼接路径
print(p)  # /home/user/documents/report.txt

# 路径属性
print(p.parent)  # /home/user/documents
print(p.name)    # report.txt
print(p.stem)    # report
print(p.suffix)  # .txt

# 目录操作
new_dir = Path('new_directory')
new_dir.mkdir(exist_ok=True)  # 创建目录，exist_ok=True避免已存在时报错

# 遍历目录
for item in Path('.').iterdir():  # 当前目录内容
    print(item.name)

# 模式匹配
for py_file in Path('.').glob('*.py'):  # 所有.py文件
    print(py_file)

# 递归查找
for txt_file in Path('.').rglob('*.txt'):  # 所有子目录中的.txt文件
    print(txt_file)

四、目录遍历与搜索

1. 递归遍历目录树

import os

# 使用os.walk递归遍历
for root, dirs, files in os.walk('.'):
    print(f"当前目录: {root}")
    print(f"子目录: {dirs}")
    print(f"文件: {files}")
    print("-" * 40)

# 使用pathlib的rglob
from pathlib import Path

for path in Path('.').rglob('*'):
    print(path)

2. 查找特定文件

from pathlib import Path

# 查找所有Python文件
py_files = list(Path('.').glob('**/*.py'))  # 方法1
py_files = list(Path('.').rglob('*.py'))    # 方法2

# 查找最近修改的文件
from datetime import datetime, timedelta

def find_recent_files(directory, days=7):
    cutoff = datetime.now() - timedelta(days=days)
    for item in Path(directory).rglob('*'):
        if item.is_file() and datetime.fromtimestamp(item.stat().st_mtime) > cutoff:
            yield item

for recent_file in find_recent_files('.'):
    print(recent_file)

五、目录与文件信息

1. 获取详细信息

from pathlib import Path
import time

p = Path('example.txt')

# 获取文件/目录信息
stat = p.stat()
print(f"大小: {stat.st_size} 字节")  # 文件大小
print(f"修改时间: {time.ctime(stat.st_mtime)}")  # 最后修改时间
print(f"创建时间: {time.ctime(stat.st_ctime)}")  # 创建时间(Windows)
print(f"访问时间: {time.ctime(stat.st_atime)}")  # 最后访问时间

# 获取目录占用空间
def get_dir_size(path):
    return sum(f.stat().st_size for f in Path(path).rglob('*') if f.is_file())

print(f"目录大小: {get_dir_size('.')} 字节")

2. 权限与属性

import os
from pathlib import Path

# 检查权限
print(os.access('file.txt', os.R_OK))  # 可读
print(os.access('file.txt', os.W_OK))  # 可写
print(os.access('file.txt', os.X_OK))  # 可执行

# 修改权限 (Unix-like系统)
Path('script.sh').chmod(0o755)  # rwxr-xr-x

# 修改所有者 (Unix-like系统)
import pwd, grp
uid = pwd.getpwnam('username').pw_uid
gid = grp.getgrnam('groupname').gr_gid
os.chown('file.txt', uid, gid)

六、高级目录操作

1. 目录比较与同步

from filecmp import dircmp

# 比较两个目录
cmp = dircmp('dir1', 'dir2')
cmp.report()  # 打印比较结果

# 获取差异详情
print("相同文件:", cmp.same_files)
print("dir1独有:", cmp.left_only)
print("dir2独有:", cmp.right_only)
print("差异文件:", cmp.diff_files)

2. 临时目录

import tempfile

# 创建临时目录
with tempfile.TemporaryDirectory() as tmpdir:
    print(f"临时目录: {tmpdir}")
    # 在此使用临时目录
    (Path(tmpdir) / 'tempfile.txt').write_text("临时内容")
# 退出with后自动删除

# 不自动删除的临时目录
tmpdir = tempfile.mkdtemp()
print(f"临时目录: {tmpdir}")
# 使用完后需要手动删除
import shutil
shutil.rmtree(tmpdir)

七、跨平台注意事项

1. 路径分隔符：

   • Windows 使用 \
   • Linux/macOS 使用 /
   • 推荐：总是使用 /，Python会自动转换，或使用 os.path.join()/pathlib

2. 路径大小写：

   • Windows 路径不区分大小写
   • Linux/macOS 区分大小写

3. 符号链接：

   • 使用 os.path.islink() 或 Path.is_symlink() 检查
   • os.readlink() 或 Path.readlink() 获取链接目标

4. 隐藏文件：

   • Unix-like 系统以 . 开头的文件是隐藏文件
   • Windows 有隐藏属性

# 跨平台路径处理最佳实践
from pathlib import Path

# 创建跨平台安全路径
config_path = Path.home() / 'app' / 'config.ini'  # 用户主目录下的app/config.ini

# 处理隐藏文件
def list_all_files(path):
    return [p for p in Path(path).rglob('*') if not p.name.startswith('.')]

八、最佳实践总结

1. 优先使用 pathlib：比 os.path 更现代、更安全
2. 处理异常：检查目录是否存在或捕获异常
3. 递归操作谨慎：特别是删除操作，确保不会误删
4. 路径安全：避免路径遍历漏洞，不要直接使用用户输入拼接路径
5. 资源管理：使用 with 语句管理临时目录

from pathlib import Path
import shutil

def safe_copy(src, dst):
    """安全复制文件，防止路径遍历攻击"""
    src_path = Path(src).resolve()  # 解析为绝对路径
    dst_path = Path(dst).resolve()
    
    # 检查src是否在允许的目录内
    allowed_dir = Path('/allowed/directory').resolve()
    if not src_path.is_relative_to(allowed_dir):
        raise ValueError("源路径不在允许的目录内")
    
    # 确保目标目录存在
    dst_path.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
    
    # 执行复制
    shutil.copy(src_path, dst_path)

通过以上详细讲解，你应该对 Python 中的目录操作有了全面的了解。掌握这些知识将帮助你高效地处理文件系统中的各种任务！