Python os模块详解：文件与目录操作必备指南

一、为什么需要os模块？

在Python中进行文件系统操作时，您需要处理不同操作系统的路径差异、文件权限、环境变量等问题。os模块提供了一个统一的接口，让您的代码能够在Windows、Linux和macOS等不同平台上无缝运行。

二、导入os模块

使用os模块前需要先导入：

import os

三、常用目录操作

1. 获取当前工作目录

使用os.getcwd()获取当前工作目录：

import os

current_dir = os.getcwd()
print(f"当前工作目录: {current_dir}")

2. 改变当前工作目录

使用os.chdir()改变当前工作目录：

# 切换到上级目录
os.chdir('..')
print(f"切换后工作目录: {os.getcwd()}")

3. 列出目录内容

使用os.listdir()列出目录内容：

# 列出当前目录下的所有文件和子目录
contents = os.listdir('.')
print("目录内容:")
for item in contents:
    print(f" - {item}")

4. 创建目录

使用os.mkdir()和os.makedirs()创建目录：

# 创建单个目录
os.mkdir('new_directory')

# 创建多级目录
os.makedirs('parent/child/grandchild')

5. 删除目录

使用os.rmdir()和os.removedirs()删除目录：

# 删除空目录
os.rmdir('new_directory')

# 递归删除空目录
os.removedirs('parent/child/grandchild')

四、文件操作

1. 重命名文件/目录

使用os.rename()重命名文件或目录：

# 重命名文件
os.rename('old_name.txt', 'new_name.txt')

# 重命名目录
os.rename('old_dir', 'new_dir')

2. 删除文件

使用os.remove()删除文件：

# 删除文件
os.remove('unwanted_file.txt')

3. 检查文件/目录是否存在

使用os.path.exists()检查路径是否存在：

if os.path.exists('important_file.txt'):
    print("文件存在")
else:
    print("文件不存在")

五、路径操作(os.path子模块)

os.path模块提供了一系列处理文件路径的函数：

# 正确拼接路径（自动处理不同操作系统的分隔符）
full_path = os.path.join('folder', 'subfolder', 'file.txt')
print(f"完整路径: {full_path}")

path = "/home/user/documents/report.txt"

# 获取路径的目录名
dir_name = os.path.dirname(path)
print(f"目录名: {dir_name}")

# 获取文件名
file_name = os.path.basename(path)
print(f"文件名: {file_name}")

# 分割路径和扩展名
root, ext = os.path.splitext(file_name)
print(f"文件名根: {root}, 扩展名: {ext}")

# 检查是否为文件
is_file = os.path.isfile('example.txt')

# 检查是否为目录
is_dir = os.path.isdir('documents')

# 检查是否为绝对路径
is_abs = os.path.isabs('../relative/path')

六、其他实用功能

1. 执行系统命令

使用os.system()执行系统命令：

# 在Windows中打开记事本
os.system('notepad.exe')

# 在Linux/macOS中列出目录
os.system('ls -l')

2. 获取环境变量

使用os.environ访问环境变量：

# 获取PATH环境变量
path_env = os.environ.get('PATH', '')
print(f"PATH环境变量: {path_env}")

# 获取当前用户
username = os.environ.get('USERNAME') or os.environ.get('USER')
print(f"当前用户: {username}")

七、实际应用案例

下面是一个使用os模块的实用脚本，用于遍历目录并统计文件信息：

import os

def analyze_directory(path):
    """分析目录内容并返回统计信息"""
    file_count = 0
    dir_count = 0
    total_size = 0
    
    for root, dirs, files in os.walk(path):
        dir_count += len(dirs)
        file_count += len(files)
        for file in files:
            file_path = os.path.join(root, file)
            total_size += os.path.getsize(file_path)
    
    return {
        'path': path,
        'directories': dir_count,
        'files': file_count,
        'total_size': f"{total_size / (1024*1024):.2f} MB"
    }

# 分析当前目录
stats = analyze_directory('.')
print(f"目录分析结果:")
print(f" - 目录: {stats['path']}")
print(f" - 子目录数量: {stats['directories']}")
print(f" - 文件数量: {stats['files']}")
print(f" - 总大小: {stats['total_size']}")

八、总结