文件操作与模块和包

本篇要点：① 文件读写与备份　② OS 模块（文件/目录操作）　③ time 模块　④ 模块与包（导入、自定义、常见问题）

大纲

文件操作（打开/关闭、读、写、备份案例、with）
OS 模块（操作文件、操作目录）
time 模块（时间戳、运行耗时）
模块和包（导入方式、random 模块、自定义模块与包）

一、文件操作

文件的打开和关闭

properties

open函数参数1 file: 文件路径
    绝对路径: 以盘符开头的路径
    相对路径: 不以盘符开头的路径  .当前目录  ..上一级目录
open函数参数2 mode: 文件模式
    r: 读(默认)    rb:二进制读    特点: 文件必须存在,否则报错
    w: 写         wb:二进制写    特点: 文件如果存在就使用,不存在就创建
    a: 追加       ab:二进制追加写 特点: 文件如果存在就使用,不存在就创建
open函数参数3 encoding: 文件编码
    注意: 二进制相关模式不需要文件编码,否则报错
    gbk: 主要针对中文扩展,又叫cp936
    utf8: 通用编码,又叫万国码

python

# 1.打开文件
f = open('word.txt', mode='r', encoding='utf8')
# 2.读写文件
# 3.关闭文件
f.close()

文件的读操作

properties

读模式:
    r: 读非二进制格式数据
    rb: 读二进制格式数据
    字符串转二进制: 字符串.encode(编码)
    二进制转字符串: 二进制.decode(编码)

一个个读:
    read(num): 读n个字符
    read(): 读剩下的所有字符
一行行读:
    readline(): 读一行
    readlines(): 读剩下的所有行(默认放到列表中返回)

python

# 注意: 如果读取非文本文件,则需要指定mode='rb',且不能添加encoding参数
f = open('word.txt', 'r', encoding='utf8')
# 方式1: read(num) 读取指定num个字符
# content = f.read(7)
# 方式2: read() 默认读取所有字符
content = f.read()
print(content)
# 方式3: readline() 读取一行
# 方式4: readlines() 一次性读取所有行
f.close()

文件的写操作

properties

写模式:
    w: 非二进制格式数据,覆盖写
    a: 非二进制格式数据,追加写
    ab: 二进制格式数据,追加写

一个个写: write(内容)
一行行写: writelines(内容)

python

f = open('new_word.txt', 'w', encoding='utf8')
f.write('hello world\n')
f.writelines(['你好\n', 'python\n', '文件操作\n'])
f.close()

文件的备份综合案例

文本文件/任意文件的备份

python

# 分析: 要完成任意文件,读写模式都应该选择通用的二进制模式
f_in = open('sources/file.mp4', 'rb')
f_out = open('backup/file[备份].mp4', 'wb')
# 先读取源文件
data = f_in.read()
# 再把源文件数据写入到备份文件
f_out.write(data)
# 关闭文件: 先开后关
f_out.close()
f_in.close()

函数优化版

python

def file_copy(in_path):
    i = in_path.rfind('.')
    if i == -1:
        print('对不起,您输入的文件路径无效!!!')
    else:
        out_path = in_path[:i] + "[备份]" + in_path[i:]
        f1 = open(in_path, 'rb')
        f2 = open(out_path, 'wb')
        data = f1.read()
        f2.write(data)
        f2.close()
        f1.close()

in_path = input('请您输入要备份的文件路径:')
file_copy(in_path)

补充：with open 方式

python

# f = open(): 必须手动关闭文件,也可能受异常影响导致没有执行到关闭代码
# with open() as f: 自动关闭文件,不会受异常影响
with open('sources/word.txt', 'r', encoding='utf8') as f_in:
    data = f_in.read()
    print(data)

二、OS 模块

简介

os 模块是 Python 标准库的一部分，提供了丰富的功能与操作系统进行交互，如文件重命名、文件删除、获取当前工作目录、创建和删除目录、检查文件或目录是否存在等。

python

import os
# 获取环境变量(先系统变量然后用户变量)
print(os.getenv("PATH"))
# 由于api很多不要试图去记忆,学会os.查找函数

操作文件

编号	函数	功能
1	os.rename(目标文件名，新文件名)	对文件进行重命名操作
2	os.remove(要删除文件名)	对文件进行删除操作

python

import os
# 注意: 要修改或者删除的文件一定要存在
os.rename('sources/new_word.txt', 'sources/new_word_rename.txt')
os.remove('sources/new_word_rename.txt')

操作目录

编号	函数	功能
1	os.mkdir(新文件夹名称)	创建指定名称的文件夹
2	os.getcwd()	获取当前目录名称
3	os.chdir(切换后目录名称)	切换目录
4	os.listdir(目标目录)	获取指定目录下的文件信息，返回列表
5	os.rmdir(目标目录)	删除指定名称的"空"文件夹

python

import os
# 获取当前工作目录
print(os.getcwd())
# 切换工作目录
os.chdir('static')
print(os.getcwd())
# 创建目录
os.mkdir('images')
os.mkdir('videos')
# 获取目录下所有文件和文件夹
print(os.listdir())
# 移除文件夹(rmdir只能删除空目录)
os.rmdir('videos')
# 删除非空目录可以用 shutil.rmtree()
import shutil
shutil.rmtree('static')

补充：os 模块完整 API 参考

1. 目录操作

函数	说明
os.getcwd()	返回当前工作目录的字符串
os.chdir(path)	将当前工作目录更改为 path
os.listdir(path='.')	返回指定目录下所有文件和目录名的列表
os.mkdir(path, mode=0o777)	创建单层目录，已存在则抛 FileExistsError
os.makedirs(path, exist_ok=False)	递归创建多层目录，exist_ok=True 时不报错
os.rmdir(path)	删除空目录
os.removedirs(path)	递归删除空目录，直到遇到非空目录
os.rename(src, dst)	重命名文件或目录（也可移动文件）
os.stat(path)	获取文件/目录状态信息（大小、修改时间等）

2. 文件操作

函数	说明
os.remove(path)	删除文件
os.unlink(path)	同 os.remove()
os.replace(src, dst)	重命名，目标存在则覆盖（跨平台）
os.path.getsize(path)	获取文件大小（字节）
os.path.getmtime(path)	获取最后修改时间（时间戳）

3. 路径操作（os.path 模块）

函数	说明
os.path.join(a, *p)	智能拼接路径，自动使用当前系统分隔符
os.path.exists(path)	判断路径是否存在
os.path.isfile(path)	判断路径是否为文件
os.path.isdir(path)	判断路径是否为目录
os.path.abspath(path)	返回绝对路径
os.path.basename(path)	返回路径中的文件名部分
os.path.dirname(path)	返回路径中的目录部分
os.path.split(path)	拆分路径为 (目录, 文件名) 元组
os.path.splitext(path)	拆分路径为 (根, 扩展名) 元组

4. 遍历目录树（os.walk）

os.walk(top) 生成目录树中所有文件路径，返回三元组 (dirpath, dirnames, filenames)，用于递归遍历。

python

import os

for root, dirs, files in os.walk('.'):
    for file in files:
        print(os.path.join(root, file))

5. 其他常用

函数	说明
os.environ	访问环境变量的字典
os.sep	当前系统的路径分隔符（\ 或 /）
os.linesep	当前系统的换行符
os.system(command)	执行操作系统命令（不推荐，建议用 subprocess）

6. 综合演示

python

import os

cwd = os.getcwd()
print("当前目录:", cwd)

os.makedirs("test_dir/sub_dir", exist_ok=True)   # 创建目录
os.chdir("test_dir")
print("切换后目录:", os.getcwd())

with open("example.txt", "w") as f:              # 创建文件并写入
    f.write("Hello, World!")

print("目录内容:", os.listdir())
if os.path.exists("example.txt"):                # 检查文件是否存在
    print("文件大小:", os.path.getsize("example.txt"), "字节")

os.rename("example.txt", "new_example.txt")      # 重命名
os.remove("new_example.txt")                     # 删除文件

os.chdir("..")
os.removedirs("test_dir/sub_dir")                # 删除目录树(需先清空内容)

注意事项

使用 os.remove() 和 os.rmdir() 时要确保文件/目录存在且权限正确。
操作路径时推荐使用 os.path.join() 避免跨平台问题。
更高级的文件操作（复制、移动、删除非空目录）建议使用 shutil 模块。

三、time 模块

入门案例

python

import time
import datetime

# 获取当前时间戳: 1970年1月1日0时0分0秒到当前时间的秒数
print(time.time())   # 重点!!!
print(time.localtime())
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime()))
# datetime 方式
print(datetime.datetime.now())
print(datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))

计算程序运行时间

python

import time

start = time.time()
print("开始时间:", start)
# 累加计算1到1亿的数字之和
sum = 0
for i in range(1, 100000001):
    sum += i
print(f"总和:{sum}")
end = time.time()
print("程序运行时间:", end - start)

四、模块和包

模块概念

Python 模块（Module）是一个 Python 文件，以 .py 结尾。模块能定义函数、类和变量，模块里也能包含可执行的代码。模块的作用：python 中有很多不同的模块，每个模块都可以帮助我们快速实现一些功能（如 time 模块实现时间相关功能）。可以认为一个模块就是一个工具包。

导入模块

properties

import方式
    import 包名.模块名 [as 别名]
    import 模块名 [as 别名]

from方式
    from 包名 import 模块名 [as 别名]
    from 模块名 import 功能名 [as 别名]
    from 包名.模块名 import 功能名 [as 别名]

python

# import方式导入模块
import random
print(random.randint(1, 5))

# from方式导入模块中指定功能
from random import randint
print(randint(1, 5))

# from方式导入模块中所有功能
from random import *
print(choice('abc_123'))
print(sample('abc_123', 2))

# import起别名方式
import random as r
print(r.randint(1, 5))

# from起别名方式
from random import randint as rint
print(rint(1, 5))

体验 random 模块

random 模块：python 一个具有多种随机功能的内置 python 文件。使用步骤：1.导包 import random　2.调用 random.函数名(参数)

python

# 需求: 随机生成验证码
import random

s = '1234567890_abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'
# 方式1: 用sample取4个字符
l1 = random.sample(s, 4)
yzm1 = ''.join(l1)
print(yzm1)
# 方式2: 随机4次,用choice每次取一个字符,然后拼接
yzm2 = ''
for i in range(4):
    yzm2 += random.choice(s)
print(yzm2)
# 方式3: 随机4次,用randint每次取一个索引,然后通过索引取字符
yzm3 = ''
for i in range(4):
    index = random.randint(0, len(s) - 1)
    yzm3 += s[index]
print(yzm3)

拓展：string / math 模块

python

# string模块: 快速生成字母数字下划线组成的字符串
import string
zm = string.ascii_letters
sz = string.digits
s = zm + sz + '_'

# math模块
import math
print(math.pi)       # 圆周率
print(math.sqrt(9))  # 开方
print(math.pow(2, 3))  # 幂
print(math.log10(100)) # 对数

自定义模块和包

properties

包: 本质就是目录,但此目录中必须有一个__init__.py文件管理模块
模块: 本质就是一个py文件,但文件名必须符合标识符命名规则
模块名命名规则: 由字母,数字,下划线组成,不能以数字开头,不能是关键字,严格区分大小写

自定义模块（my_m1）

python

def add(a, b):
    print('my_m1中add函数被调用了...')
    print(a + b)

# 测试的时候没有注释,别人导包的时候就会执行,如何解决?
# 解决方案: 添加main判断
# 当前文件运行__name__值是__main__,其他文件运行__name__值是模块名
if __name__ == '__main__':
    add(1, 2)

all 列表（my_m3）

python

# 注意: 如果没有__all__列表,from my_m3 import * 默认导入所有功能
# 设置__all__列表,指定哪些功能可以被 from my_m3 import * 导入
__all__ = ['show1', 'show2', 'show3']

def show1():
    print('my_m3中show1函数被调用了...')
def show4():
    print('my_m3中show4函数被调用了...')  # 不在__all__中,不会被导入

自定义包

自定义包结构

python

# 包的__init__.py文件
# 如果__init__.py中没有__all__列表,from 包 import * 方式不生效
__all__ = ['my_m4', 'my_m5']   # 只能导入__all__列表中的模块

常见问题

导入模块中功能

python

# 问题1: 如果my_m1中调用函数时没有添加main判断,导包的时候就会自动调用执行
import my_m1
my_m1.add(3, 4)

# 问题2: 如果用from方式从多个模块导入同名功能,默认就近原则用最后导入的功能
from my_m1 import add
from my_m2 import add
add(3, 4)   # 使用的是my_m2的add

# 问题3: 如果模块中设置了__all__列表,则from方式只能导入此列表中指定功能
from my_m3 import *
show1()
show2()
show3()
# show4() # 报错,因为__all__列表没有指定

导入包中模块功能

python

# from 包名 import 模块名
from my_package import my_m4
my_m4.test()

# import 包名.模块名
import my_package.my_m4
my_package.my_m4.test()

# from 包 import * : 必须配合__init__.py中的__all__列表使用
from my_package import *
my_m4.test()
my_m5.test()
# my_m6.test() # 报错,因为__all__列表没有指定my_m6模块

文件操作与模块和包

文件操作与模块和包 ​

大纲 ​

一、文件操作 ​

文件的打开和关闭 ​

文件的读操作 ​

文件的写操作 ​

文件的备份综合案例 ​

文本文件/任意文件的备份 ​

函数优化版 ​

补充：with open 方式 ​

二、OS 模块 ​

简介 ​

操作文件 ​

操作目录 ​

补充：os 模块完整 API 参考 ​

1. 目录操作 ​

2. 文件操作 ​

3. 路径操作（os.path 模块） ​

4. 遍历目录树（os.walk） ​

5. 其他常用 ​

6. 综合演示 ​

注意事项 ​

三、time 模块 ​

入门案例 ​

计算程序运行时间 ​

四、模块和包 ​

模块概念 ​

导入模块 ​

体验 random 模块 ​

拓展：string / math 模块 ​

自定义模块和包 ​

自定义模块（my_m1） ​

all 列表（my_m3） ​

自定义包 ​

常见问题 ​

导入模块中功能 ​

导入包中模块功能 ​

文件操作与模块和包

大纲

一、文件操作

文件的打开和关闭

文件的读操作

文件的写操作

文件的备份综合案例

文本文件/任意文件的备份

函数优化版

补充：with open 方式

二、OS 模块

简介

操作文件

操作目录

补充：os 模块完整 API 参考

1. 目录操作

2. 文件操作

3. 路径操作（os.path 模块）

4. 遍历目录树（os.walk）

5. 其他常用

6. 综合演示

注意事项

三、time 模块

入门案例

计算程序运行时间

四、模块和包

模块概念

导入模块

体验 random 模块

拓展：string / math 模块

自定义模块和包

自定义模块（my_m1）

all 列表（my_m3）

自定义包

常见问题

导入模块中功能

导入包中模块功能