第7章 文件/目录操作

7.1 基本概念

7.1.1 文件的概念

在计算机中，文件是存储在磁盘上的数据集合。文件可以包含各种类型的数据，如文本、图像、音频、视频或程序代码。

在编写程序的时候，数据是以二进制的形式存储在内存的，将数据写到磁盘文件的过程称之为持久化。

7.1.2 文件路径和文件名

文件系统通过文件路径和文件名来定位和管理文件。

（1）文件名通常包含文件的名称和扩展名。扩展名（又称为文件后缀名）用于表示文件的类型（例如 .txt 表示文本文件，.jpg 表示图像文件）。

（2）文件路径可以是绝对路径（从文件系统的根目录开始）或相对路径（相对于当前工作目录）。

• 绝对路径：

  • 在windows系统，绝对路径从盘符开始，例如：D:atguiguhello.py
  • 在Linux、MacOS等其他系统，绝对路径从根目录/开始，例如：/users/hello.py

• 相对路径：

  • 在windows系统，不是以盘符开始的都是相对路径，例如：./atguigu/hello.py 或 ../../hello.py
  • 在Linux、MacOS等其他系统，不是从根路径/开始的都是相对路径：例如：./atguigu/hello.py 或 ../../hello.py
  • ./代表当前路径，../代表上级目录

7.1.3 文件的分类

1、纯文本文件

有统一的编码，可以被看做存储在磁盘上的长字符串。

纯文本文件编码格式常见的有ASCII、ISO-8859-1/Latin1、GB2312、GBK、UTF-8、UTF-16等。

2、二进制文件

没有字符编码的概念，直接由0与1组成。

如图片文件（jpg、png），视频文件（avi）等。

7.2 文件的打开和关闭

7.2.1 open打开文件

open函数的完整形式：

open(file,mode="r",buffering=-1, encoding=None,errors=None,newline=None,closefd=True,opener=None)

open() 函数会返回一个文件对象，该对象的类型由打开模式决定，我们通过这个对象执行读取、写入等标准文件操作。

• 当以文本模式（'w'、'r'、'wt'、'rt' 等）打开文件时，open() 会返回一个 TextIOWrapper 类型的对象；
• 当以二进制模式打开文件时，返回的类会有所不同：
  • 以二进制只读模式打开时，返回 BufferedReader 对象；
  • 以二进制写入 / 追加模式打开时，返回 BufferedWriter 对象；
  • 以二进制读写模式打开时，返回 BufferedRandom 对象。

参数	说明	是否必选
file	指定要打开的文件位置 + 文件名，或传入一个整数型的文件描述符（操作系统层面标识打开文件的编号）	必选
mode	指定文件的操作类型（读 / 写 / 追加）和打开格式（文本 / 二进制）	可选，默认是r
buffering	控制 Python 对文件的读写缓冲机制，本质是减少磁盘 IO 次数（磁盘读写速度远慢于内存，缓冲先把数据存内存，达到阈值再一次性写入磁盘，提升效率）	可选，默认-1
encoding	指定文本模式（t）下文件的字符编码 / 解码规则，Python 会按该编码将磁盘上的字节转换为字符串（读），或把字符串转换为字节写入磁盘（写）。仅文本模式有效，二进制模式（b）设置encoding会直接报错。默认None表示使用当前系统的默认编码（Windows 多为 gbk，Linux/Mac 多为 utf-8）	可选，默认 None
errors	指定文本模式下，当编码 / 解码出现错误时的处理方式。仅文本模式有效，二进制模式无编码错误，设置无效。	可选，默认 None
newline	仅对文本模式有效，控制 Python 对文件读取时的换行符解析和写入时的换行符替换，解决跨平台换行符不一致的问题（Windowsrn、Linux/Macn、旧 Macr）	可选，默认 None
closefd	控制调用文件对象的close()方法时，是否关闭底层的文件描述符。	可选，默认 True
opener	指定一个自定义的文件打开函数，替代 Python 内置的默认文件打开逻辑，实现自定义的文件访问控制（如权限校验、加密文件打开、自定义路径解析）。极高级的开发需求（如自定义文件权限、沙箱内打开文件、网络文件流），新手完全用不到。	可选，默认 None

模式由基础操作符和格式符组合而成，核心基础符 3 个、格式符 2 个，还有扩展符 2 个，组合规则：格式符可省略（默认文本），扩展符按需加。

类型	符号	含义	注意事项
基础操作	r	只读（默认）	文件不存在则报错，文件指针在开头
	w	只写	文件不存在则创建，存在则清空原有内容
	a	追加写	文件不存在则创建，文件指针在末尾，不覆盖原内容
格式标识	t	文本模式（默认，可省略）	读写的是字符串，需指定encoding，支持换行符处理
	b	二进制模式	读写的是bytes 字节串，可以用于读写非文本文件（图片 / 视频 / 压缩包 / 可执行文件），也可以读写文本文件（读写字节内容，禁止指定 encoding）
扩展标识	+	读写模式（叠加在基础后）	如r+（读 + 写，不清空）、w+（写 + 读，清空）、a+（追加 + 读）
	x	独占创建写	文件不存在则创建，存在则报错（避免覆盖）

buffering仅支持整数，分 3 种情况，新手一般无需修改，用默认值 – 1 即可：

取值	含义
-1	默认缓冲：文本模式用系统默认缓冲区大小（一般 4096/8192 字节），二进制模式用固定块缓冲
0	无缓冲：数据直接读写磁盘，仅对二进制模式（b）有效，文本模式设置 0 会报错
≥1	1 表示行缓冲（仅文本模式有效，遇到n就刷盘）； ≥2 表示固定大小缓冲（单位：字节，如 buffering=4096 表示 4K 缓冲）

errors常用取值：

取值	含义
strict	严格模式（默认）：出现编码错误直接抛出UnicodeError，终止程序
ignore	忽略模式：跳过错误的字符，继续处理，可能导致字符丢失
replace	替换模式：将错误的字符替换为�（占位符），不会终止程序，避免乱码
backslashreplace	转义替换：将错误字符替换为 Python 转义序列（如x80）
surrogateescape	代理转义：适合读取系统文件，将无法解码的字节存为代理字符，写入时还原

7.2.2 close关闭文件

f.close()

7.3 文件读写操作

7.3.1 文件写操作

1、覆盖写

def write_one():
    fw = open("./documents/test.txt", "w",encoding="utf-8")
    fw.write("hello worldn")
    fw.write("hello atguigun")
    fw.close()

def write_two():
    fw = open("./documents/test.txt", "w",encoding="utf-8")
    fw.write("你好，世界n")
    fw.write("你好，尚硅谷n")
    fw.close()

# write_one()
write_two()

2、追加写

def write_append():
    fw = open("./documents/test.txt", "a",encoding="utf-8")
    fw.write("pythonn")
    fw.write("ain")
    fw.close()

write_append()

7.3.2 文件读操作

1、read([size])

• read()表示读取文件所有内容
• read([size]) 可以从文件中读取数据，size 表示要从文件中读取的数据的长度。文本文件中换行符也算作一个字符。

print("一次读取所有内容".center(50, "-"))
fr = open("documents/test.txt", "r", encoding="utf-8")
print(fr.read())
fr.close()

print("一次读取10个字符".center(50, "-"))
fr = open("documents/test.txt", "r", encoding="utf-8")
print(fr.read(10))
fr.close()

2、readLine([size])

• readLine()可以从纯文本文件读取一行
• readLine(size)可以从纯文本文件读取一行中的size个字符。如果一行不够size个字符，只读一行。

print("一次读一行".center(50,"-"))
fr = open("documents/test.txt", "r", encoding="utf-8")
print(fr.readline())
fr.close()

print("一次读一行".center(50,"-"))
fr = open("documents/test.txt", "r", encoding="utf-8")
print(fr.readline(3)) # 读取3个字符
fr.close()

print("一次读一行".center(50,"-"))
fr = open("documents/test.txt", "r", encoding="utf-8")
print(fr.readline(30)) # 读取30个字符，如果一行的字符数小于30，则返回该行所有字符
fr.close()

3、readLines([size])

• readLines()：读取所有行并返回列表
• readLines(size)：可以从纯文本文件读取size个字符所在的所有行。例如：第1行有5个字符，第2行有10个字符，第3行有5个字符，size为8则会读取2行。

print("一次读取所有行，返回列表".center(50, "-"))
fr = open("documents/test.txt", "r", encoding="utf-8")
print(fr.readlines())
fr.close()

print("一次读取一行或多行".center(50, "-"))
fr = open("documents/test.txt", "r", encoding="utf-8")
print(fr.readlines(3)) # 读取3个字符所在的行
fr.close()

print("一次读取一行或多行".center(50, "-"))
fr = open("documents/test.txt", "r", encoding="utf-8")
print(fr.readlines(30)) # 读取30个字符所在的行
fr.close()

7.3.3 复制文件

复制方式	操作对象	是否复制内容	是否复制权限	是否复制元数据 (时间)	大文件友好	自动处理文件	推荐场景
read() + write()	字符串 / 字节	✅	❌	❌	❌ 爆内存	手动开 / 关	小文本文件
shutil.copyfileobj	文件对象	✅	❌	❌	✅ 流式	手动开 / 关	大文件 / 网络流 / 自定义
shutil.copyfile	路径	✅	❌	❌	✅	✅ 自动	只复制内容，最快
shutil.copy	路径	✅	✅	❌	✅	✅ 自动	复制内容 + 权限
shutil.copy2	路径	✅	✅	✅	✅	✅ 自动	复制内容+权限+元数据，最完整备份，推荐

1、使用shutil.copy/shutil.copy2

shutil 是 Python 内置的文件操作工具库。

• shutil.copy(src, dst)：仅复制文件内容和文件权限；
• shutil.copy2(src, dst)：复制文件内容 + 权限 +元数据（创建时间、修改时间等，更推荐，接近系统复制）。
• copyfileobj 专门为文件对象复制设计，默认分块大小是 8192 字节，可手动设置更大的分块（比如 1024*1024=1MB，大文件建议设 1MB~16MB），进一步提升速度。copy/copy2底层直接依赖copyfileobj实现核心的文件内容复制。

import shutil
shutil.copy2(r"documents/哈希表.mp4", r"copy/哈希表_copy.mp4")

import shutil
shutil.copyfileobj(open("documents/哈希表.mp4", "rb"), open("copy/哈希表_copy.mp4","wb"), 1024*1024)

2、使用read(size)

import os
# 复制大文件
def copy_big_file(src, dst):
    fr = open(src, "rb")
    fw = open(dst, "wb")
    # 获取源文件大小（字节）
    file_size = os.path.getsize(src)
    copied_size = 0  # 已复制大小
    while True:
        data = fr.read(1024*1024)
        if not data:
            break
        fw.write(data)
        # 更新已复制大小并打印进度
        copied_size += len(data)
        progress = (copied_size / file_size) * 100
        print(f"r复制进度：{progress:.2f}% ({copied_size}/{file_size} 字节)", end="")
    print("n复制完成！")
    fr.close()
    fw.close()

# 测试
copy_big_file("documents/哈希表.mp4", "copy/哈希表_copy.mp4")

7.4 操作文件和目录

7.4.1 获取文件或目录属性

"""
    演示获取文件或目录信息
"""
import os.path
import time

print("test.txt文件大小：", os.path.getsize("documents/test.txt"))
print("test.txt文件创建时间：", os.path.getctime("documents/test.txt"))
print("test.txt文件最后访问时间：", os.path.getatime("documents/test.txt"))
print("test.txt文件最后修改时间：", os.path.getmtime("documents/test.txt"))
mtime = time.localtime(os.path.getmtime("documents/test.txt"))
print("test.txt文件最后修改时间：", time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", mtime))

print("test.txt文件是否是文件：", os.path.isfile("documents/test.txt"))
print("test.txt文件是否是目录：", os.path.isdir("documents/test.txt"))
print("test.txt文件是否存在：", os.path.exists("documents/test.txt"))

print("文件名：", os.path.basename("documents/test.txt"))
print("文件所在目录名：", os.path.dirname("documents/test.txt"))
print("文件绝对路径：", os.path.abspath("documents/test.txt"))

tuple_result = os.path.split("documents/test.txt")
print("文件所在目录名：", tuple_result[0])
print("文件名：", tuple_result[1])
print("文件名（不带扩展名）：", os.path.splitext(tuple_result[1])[0])

7.4.2 操作文件

1、创建文件

# 创建文件
open("documents/test1.txt", "w").close()

2、重命名/移动文件

• os.rename
• shutil.move

# 重命名文件
# 如果目标文件「已存在」，windows下则报错
os.rename("documents/test1.txt", "documents/test2.txt")

# 结果：backup/test.txt
# 如果目标文件「已存在」，windows下则报错
shutil.move("test.txt", "backup/")

# 移动并重命名：test.txt → backup/new_name.txt
# 如果目标文件「已存在」，windows下则直接覆盖
shutil.move("test.txt", "backup/new_name.txt")

方法	适用场景	原理	跨磁盘	移动目录
shutil.move	通用移动 / 重命名	同磁盘直接重命名，跨磁盘是先复制再删除原文件	✅ 支持	✅ 支持
os.rename	仅同磁盘/同分区重命名	同磁盘重命名	❌ 不支持	✅ 支持

3、删除文件

# 删除文件
os.remove("documents/test2.txt")

7.4.3 操作目录

1、获取当前工作目录

import os

current_working_directory = os.getcwd()
print("当前工作目录：", current_working_directory)

2、切换目录

import os

print("获取当前工作目录：", os.getcwd())

os.chdir("..")
print("切换工作目录：", os.getcwd())

3、创建目录

import os

if not os.path.exists("code"):
    os.mkdir("code")
    print("创建目录code成功")

if not os.path.exists("code/python/section/one"):
    os.makedirs("code/python/section/one")
    print("创建目录code/python/section/one成功")

3、遍历目录

• 
  

  os.listdir：不递归遍历子目录

  
  
• 
  

  os.walk：递归遍历子目录

  
  

  # 返回一个3元组(dirpath文件夹路径, dirnames文件夹名字, filenames文件名)
  os.walk(
    top,  # 要遍历的目录
    topdown=True,  # 可选，默认为True:自顶向下，False:自底向上
    onerror=None,  # 可选，指定遍历过程中发生异常时的处理函数，用于捕获 / 处理遍历错误（如权限不足、文件被占用）
    followlinks=False,  # 可选，控制是否跟随目录的软链接 / 快捷方式进行递归遍历（Python3.5 + 正式支持）
  )

  
  

示例代码：

# 1、不递归遍历子目录
print("遍历当前目录下的所有文件和目录（不递归）：")
project_dir = os.path.dirname(os.getcwd())
for s in os.listdir(project_dir):
    print(s)
print()

# 2、递归遍历子目录
print("遍历当前目录下的所有文件和目录（递归）：")
current_dir = os.getcwd()
for root, dirs, files in os.walk(current_dir):
    print("当前目录：",root)
    print("当前目录的子目录：",dirs)
    print("当前目录下的子文件：",files)
    print("-" * 20)

5、重命名/移动目录

• os.rename
• shutil.move

## 如果目标目录python_code「已存在」，则报错
os.rename("code","python_code")

# 结果：backup/test
# 如果目标目录backup/test「已存在」，则报错
shutil.move("test", "backup/")
# 结果：backup/test
# 如果目标目录backup/test「已存在」，则结果 backup/test/test
# 如果目标目录backup/test/test「已存在」，则报错
shutil.move("test", "backup/test")

6、删除目录

• os.rmdir：删除一级空目录
• os.removedirs：删除多级空目录
• shutil.rmtree：递归删除非空目录（谨慎使用）

import os
import shutil

# 删除一级空目录
one_dir = "./python_code/python/section/one"
if os.path.exists(one_dir):
    os.rmdir(one_dir)

# 依次删除多级空目录
dirs = "./python_code/python/section"
if os.path.exists(dirs):
    os.removedirs(dirs)
    # section是空目录，删除
    # python是空目录，删除
    # python_code是空目录，删除

copy_dir = "./copy"
if os.path.exists(copy_dir):
#      os.rmdir(copy_dir) # 报错，因为copy_dir不是空目录
    shutil.rmtree(copy_dir) # 删除目录及其子目录，请谨慎使用，删除后不在回收站

7、复制目录

shutil库的copytree()是官方推荐的方法，能递归复制目录下的所有内容，还能保留文件元数据，无需自己写递归逻辑，简单又高效。

import shutil

shutil.copytree("documents","documents_copy")

8、获取目录大小

import os

# 定义函数：递归统计目录大小
def get_dir_size(path):
    if not os.path.exists(path):
        return 0
    if os.path.isfile(path):
        return os.path.getsize(path)
    total_size = 0
    for inner_sub in os.listdir(path):
        sub_path = os.path.join(path, inner_sub)
        total_size += get_dir_size(sub_path)
    return total_size
# 调用函数
print("documents目录大小：", get_dir_size('./documents'), "字节")

# 使用os.walk+生成器 ：获取目录大小
total_size = sum(os.path.getsize(os.path.join(r, f)) for r, _, fs in os.walk(r"documents") for f in fs if not os.path.islink(os.path.join(r, f)))
print(f"目录总大小：{total_size} 字节")

7.5 附录：函数速查

1、open()返回的文件对象的函数

方法 / 属性	作用	说明
read(size=-1)	读取文件内容	不写参数读取全部；传入数字读取指定字节数
readline()	读取一行	每次只读取文件的一行，读到末尾返回空字符串
readlines()	读取所有行	返回列表，每个元素是一行内容（包含换行符）
write(s)	写入字符串	把字符串写入文件，返回写入的字符数
writelines(lines)	批量写入行	传入列表 / 可迭代对象，逐行写入（不会自动加换行）
flush()	强制刷新缓冲区	把内存中的数据立刻写入磁盘，防止数据丢失
close()	关闭文件	必须关闭，释放系统资源（推荐用 with 自动关闭，详见异常和错误章节）
seek(offset, whence=0)	移动文件指针	移动到文件指定位置，用于随机读写。 移动的字节数offset，负数表示从倒数第几位开始。 whence从哪个位置开始移动；0为开头，1为当前位置，2为末尾。whence不为0时需使用’b’二进制模式打开文件。
tell()	获取当前指针位置	返回文件指针当前在第几个字节
truncate(size=None)	截断文件	保留前 size 字节，删除后面内容
closed	判断是否关闭	属性，返回 True/False
mode	获取打开模式	属性，返回文件打开方式（r/w/a 等）
name	获取文件名	属性，返回打开的文件路径 / 名称

2、os操作文件或目录函数

函数	说明
os.rename(old,new)	重命名文件
os.remove(file)	删除文件
os.mkdir(dir)	创建目录，不支持递归创建
os.makedirs(dir)	递归创建目录
os.getcwd()	获取当前路径
os.chdir(dir)	进入指定目录
os.listdir(dir)	获取目录下文件和目录列表
os.walk(dir)	递归遍历子目录
os.rmdir(dir)	删除空目录
os.removedirs(dir)	递归删除空目录
shutil.rmtree(dir)	递归删除非空目录（谨慎使用）
os.path.abspath(path)	将相对路径转换为绝对路径
os.path.basename(path)	获取路径中的文件名部分
os.path.dirname(path)	获取路径中的目录部分
os.path.join(*paths)	拼接多个路径，自动处理路径分隔符
os.path.split(path)	将路径分割为目录和文件名的元组
os.path.splitext(path)	将路径分割为文件名和扩展名的元组
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.getsize(path)	获取文件的大小，以字节为单位
os.path.getctime(path)	获取文件/目录的创建时间
os.path.getatime(path)	获取文件/目录的最后访问时间
os.path.getmtime(path)	获取文件/目录的最后修改时间

3、shutil操作文件或目录

函数	功能	说明 / 注意事项
shutil.copy(src, dst)	复制文件	仅复制内容 + 权限，不保留元数据（时间等）
shutil.copy2(src, dst)	复制文件（保留元数据）	比 copy 更完整，推荐优先用
shutil.copyfile(src, dst)	仅复制文件内容	不复制权限，dst 必须是文件路径
shutil.copyfileobj(fsrc,fdst,length)	把一个已打开的文件对象，复制到另一个已打开的文件对象，操作的是文件对象，不是文件路径，需要自己打开和关闭	底层按缓冲区分块读写，适合大文件，不占内存
shutil.copytree(src, dst)	复制整个目录树	递归复制文件夹及所有子文件 / 子目录
shutil.move(src, dst)	移动文件 / 目录	也可用于重命名文件或文件夹
shutil.rmtree(path)	删除整个目录树	递归删除文件夹（含所有内容），慎用