刻意练习——Python基础Task07.文件与文件系统
一、使用pathlib模块操作目录
- Purepath：代表并不访问实际文件系统的“纯路径”。有两个子类：PurePosixPath和PureWindowsPath。
- Path：代表访问实际文件系统的“真正路径”。有两个子类：PosixPath和WindowsPath。
- PurePath的基本功能：
1.程序可使用PurePath或它的两个子类来创建PurePath对象；程序会自动或主动定义实际返回的子类对象。
2.如果再创建PurePath时不传入任何参数，系统默认创建代表当前路径的PurePath，相当于传入点号（.代表当前路径）。
3.如果在创建PurePath时传入的参数包含多个根路径，则只有最后一个根路径及后面的子路径生效。
4.如果在创建PurePath时传入的路径字符串包含多余的斜杠和点号，系统会直接忽略它们（但不会忽略两点，因为两点在路径中有实际意义——两点代表上一级路径）。
5.PurePath对象支持各种比较运算符（实际上就是字符串的比较）；不同风格的PurePath只能比较是否相等。
6.斜杠（/）运算符：将多个路径连接起来（不同风格的连接运算符一样），但Windows输出时仍为反斜杠（\）。
7.当使用str()将PurePath恢复成字符串对象时，会转换为对应平台风格的字符串。
PurePath的属性和方法：
- PurePath.parts:该属性返回路径字符串中所包含的各部分
- PurePath.drive:该属性返回路径字符串中的驱动器盘符
- PurePath.root:该属性返回路径字符串中的根路径
- PurePath.anchor:该属性返回路径字符串中的盘符和根路径
- PurePath.parents:该属性返回当前路径的全部父路径
- PurePath.parent:该属性返回当前路径的上一级路径，相当于parents[0]
- PurePath.name:该属性返回当前路径中的文件名
- PurePath.suffixes:该属性返回当前路径中的文件所有后缀名
- PurePath.suffix:该属性返回当前路径中的文件后缀名。相当于suffixes属性返回的列表的最后一个元素
- PurePath.stem:该属性返回当前路径中的主文件名
- PurePath.as_posix():将当前路径转换成UNIX风格的路径
- PurePath.as_uri():将当前路径转换成URI。只有绝对路径才能转换，否则将会引发ValueError
- PurePath.is_absolute():判断当前路径是否为绝对路径
- PurePath.joinpath(*other):将多个路径连接在一起，作用类似于连接运算符
- PurePath.match(pattern):判断当前路径是否匹配指定通配符
- PurePath.relative_to(*other):获取当前路径中去除基准路径之后的结果
- PurePath.with_name(name):将当前路径中的文件名替换成新文件名。如果当前路径中没有文件名，则会引发ValueError
- PurePath.with_suffix(suffix):将当前路径中的文件后缀名替换成新的后缀名。如果当前路径中没有后缀名，则会添加新的后缀名
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Path的功能和用法：
- Path是PurePath的子类，它除支持PurePath的各种操作、属性和方法之外，还会真正访问底层的文件系统。
- Path同样提供了两个子类：PosixPath和WindowsPath
- is_xxx()方法：判断该Path对应的路径是否为xxx。
- exists()方法：判断该Path对应的目录是否存在。
- iterdir()方法：返回当前目录下的所有文件和子目录。
- glob()方法：获取上一级目录及其所有子目录下的文件。
- read_bytes()方法：读取该Path对应文件的字节数据（二进制数据）。
- read_text(encoding=None,errors=None)方法：读取该Path对应文件的文本数据。
- write_bytes(data)方法：输出字节数据（二进制数据）。
- Path.write_text(data,encoding=None,errors=None)方法：输出文本数据
二、使用os.path操作目录
- exists()函数：判断该目录是否存在
- getctime()函数：获取该目录的创建时间
- getmtime()函数：获取该目录最后一次修改时间
- geiatime()函数：获取该目录最后一次访问时间
- geisize()函数：获取指定文件的大小
三、使用fnmatch处理文件名匹配
fnmatch模块可以支持文件名匹配，支持如下通配符：
- （*）：可匹配任意个任意字符
- （？）：可匹配任意个任意字符
- [字符序列]：可匹配中括号里字符序列中的任意字符。该字符序列也支持中画线表示法。
- [!字符序列]：可匹配不在中括号里字符序列中的任意字符
- fnmatch.fnmatch(filename,pattern)函数：判断指定文件名是否匹配指定pattern
- fnmatch.fnmatchcase(filename,pattern):该函数与上一个函数的功能大致相同，只是该函数区分大小写
- fnmatch.filter(names,pattern):该函数对names列表进行过滤，返回names列表中匹配pattern的文件名组成的子集合
- fnmatch.translate(pattern):该函数用于将一个UNIX shell风格的pattern转换为正则表达式pattern
四、打开文件
- 内置open()函数：用于打开指定文件。格式如下：
open(file_name [,access_mode][,buffering])文件对象支持如下常见的属性：
- fiel.closed:该属性返回文件是否已经关闭
- file.mode:该属性返回被打开文件的访问模式
- file.name:该属性返回文件的名称
#以默认方式打开文件
f = open('open_test.py')
#所访问文件的编码方式
print(f.encoding) # cp936
#所访问文件的访问模式
print(f.mode) # r
#所访问文件是否已经关闭
print(f.closed) #False
#所访问文件对象打开的文件名
print(f.name) #open_test.pyopen函数支持的文件打开模式（access_mode）
| 模式 | 意义 |
|---|---|
| r | 只读模式 |
| w | 写模式 |
| a | 追加模式 |
| + | 读写模式，可与其他模式结合使用。比如r+代表读写模式，w+也代表读写模式 |
| b | 二进制模式，可与其他模式结合使用。比如rb代表二进制只读模式，rb+代表二进制读写模式，ab代表二进制追加模式 |
缓冲（buffering）：若buffering参数（open()函数的第三个参数）是0（或False），那么该函数打开的文件就是不带缓冲的；如果是1，那么就是带缓冲的；如果大于1，则该整数用于指定缓冲区的大小（单位：字节）。
五、读取文件
- read()方法：按字节或字符读取文件内容。在调用时可转入一个整数来指定最多读取多少个字节或字符。
- close()方法：当程序读写完文件之后，推荐立即调用close()方法来关闭文件，避免资源泄露。（将close()方法调用在finally块中执行，能更安全地关闭文件）
- 读取字符集与当前操作系统字符集不匹配的文件：
1.使用二进制模式读取，然后用bytes的decode()方法恢复
2.利用open()函数来打开文件时通过encoding参数指定字符集 - readline([n]):读取一行内容。如果指定了参数n，则只读取此行内的n个字符
- readlines():读取文件内所有行
fileinput模板提供了如下函数可以把多个输入流合并在一起
-
fileinput.input(file=None,inplace=False,backup=",bufsize=0,mode=‘r’
,openhook=None):
该函数中的files参数用于指定多个文件输入流。该函数返回一个FileInput对象。 -
fileinput.filename()：返回正在读取的文件的文件名
-
fileinput.fileno()：返回当前文件的文件描述符（file descriptor）,该文件描述符是一个整数
-
fileinput.lineno():返回当前读取的行号
-
fileinput.filelineno():返回当前读取的行在其文件中的行号
-
fileinput.isfirstline()：返回当前读取的行在其文件中是否为第一行
-
fileinput.isstdin()：返回最后一行是否从sys.stdin读取。程序可以使用“-”代表从sys.stdin读取
-
fileinput.nextfile():关闭当前文件，开始读取下一个文件
-
fileinput.close()：关闭FileInput对象
使用fileinput模块来读取多个文件：
import fileinput
#一次读取多个文件
for line in fileinput.input(files=('info.txt','text.txt'))
#输出文件名，以及当前行在当前文件中的行号
print(fileinput.filename(),fileinput.filelineno(),line,end=' ')
#关闭文件流
fileinput.close()文件迭代器：
- 用for-in循环来遍历文件内容
- 可以使用list()函数将文件转换成list列表，就想readlines()方法的返回值一样
- sys.stdin类文件对象：使用for-in循环遍历sys.stdin来获取用户的键盘输入
管道输入：
- 作用：将前一个命令的输出，当成下一个命令的输入
- 语法：
cmd1|cmd2|cmd3 ...
with语句（Task09.）
使用linecache随机读取指定行：
- linecache可以读取用UTF-8字符集储存的文件
- linecache.getline(filename,lineno,module_globals=None):读取指定模块中指定文件的指定行
- linecache.clearcache()：清空缓存
- linecache.checkcache(filename=None):检查缓存是否有效
六、写文件
- 以r+，w，w+，a，a+模式打开文件，则都可以写入。其中前三者文件指针位于文件开头处，后两者文件指针位于文件结尾处。
- seek(offset[,whence]):把文件指针移动到指定位置（whence为0时也是默认值，文件从头开始计算；whence为1时，文件从当前位置开始计算；whence为2时，文件从结尾开始计算）
- tell():判断文件指针的位置
- write(str或bytes)方法：输出字符串或bytes。只有以二进制模式（b模式）打开的文件才能写入bytes
- writelines(可迭代对象)：输出多个字符串或多个bytes
七、os模块的文件和目录函数
与目录有关的函数
- os.getcwd():获取当前目录
- os.chdir(path):改变当前目录
- os.fchdir(fd):通过文件描述符改变当前目录
- os.chroot(path):改变当前进程的根目录
- os.listdir(path):返回path对应目录下的所有文件和子目录
- os.mkdir(path[,model]):创建path对应的目录，其中mode用于指定该目录的权限
- os.makedirs(path[,mode])：其作用类似于mkdir()，但该函数的功能更加强大，它可以递归创建目录
- os.rmdir(path):删除path对应的空目录
- os.removedirs(path)：递归删除目录
- os.rename(src,dst):重命名文件或目录，将src重名为dst
- os.renames(old,new)：对文件或目录进行递归重命名
与权限相关的函数
- os.access(path,mode):检查path对应的文件或目录是否具有指定权限
- os.chmod(path,mode)：更改权限
- os.chown(path,uid,gid)：更改文件的所有者
- os.fchmod(fd,mode):改变一个文件的访问权限,该文件由文件描述符fd指定
- os.fchown(fd,uid,gid):改变文件的所有者，该文件由文件描述符fd指定
与文件访问相关的函数
- os.open(file,flags[,mode]):打开一个文件，并且设置打开选项，mode参数是可选的
- os.read(fd,n):从文件描述符fd中读取最多n个字节，返回读到的bytes
- os.write(fd,str):将bytes写入文件描述符fd中，返回实际写入的bytes长度
- os.close(fd)：关闭文件描述符fd
- os.lseek(fd,pos,how):该函数同样用于移动文件指针
- os.fdopen(fd[,mode[,bufsize]]):通过文件描述符fd打开文件，并返回对应的文件对象
- os.closerange(fd_low,fd_high)：关闭从fd_low(包含）到fd_high(不包含)范围的所有文件描述符
- os.dup(fd):复制文件描述符
- os.dup2(fd,fd2):将一个文件描述符fd复制到另一个文件描述符fd2中
- os.ftruncate(fd,length):删除path对应的文件
- os.link(src,dst)：创建从src到dst的硬链接
- os.symlink(src,dst):创建从src到dst的符号链接，对应于Windows的快捷方式
八、使用tempfile模块生成临时文件和临时目录
- tempfile.TemporaryFile(mode=‘w+b’, buffering=None ,encoding=None ,newline=None, suffix=None,prefix=None, dir=None):创建临时文件。该函数返回一个类文件对象，也就是支持文件I/O
- tempfile.NamedTemporaryFile(mode=‘w+b’, buffering=None, encoding=None, newline=None, suffix=None, prefix=None, dir=None, delete=True):创建临时文件。该函数的功能与上一个函数的功能大致相同，只是它生成的临时文件在文件系统中有文件名
- tempfile.SpooledTemporaryFile(max_size=0,mode=‘w+b’, buffering=None, encoding=None, newline=None, suffix=None, prefix=None, dir=None):创建临时文件。与TemporaryFile函数相比，当程序向该临时文件输出数据时，会先输出到内存中，直到超过max_size才会真正输出到物理磁盘中
- tempfile.TemporaryDirectory(suffix=None,prefix=None, dir=None):生成临时目录
- tempfile.gettempdir():获取系统的临时目录
- tempfile.gettempdirb():与gettempdir()相同，只是该函数返回bytes
- tempfile.gettempprefix()：返回用于生成临时文件的前缀名
- tempfile.gettempprefixb()：与gettempprefix()相同，只是该函数返回bytes
如上函数都为高级别函数，支持自动清理，如tempfile.mkstemp()和tempfile.mkdtemp()函数为低级函数，则不支持。
