Python os 模块与路径操作：从基础到实战应用

在 Python 开发中，文件和目录的操作是必不可少的技能。无论是数据处理、日志记录还是程序配置，都需要与文件系统交互。Python 的os模块和os.path子模块提供了丰富的接口，能够轻松实现目录创建、文件删除、路径处理等功能。本文将结合实例代码，详细讲解这些模块的核心用法。

一、路径基础：理解路径表示方式

在开始操作文件系统前，首先需要掌握路径的表示方法：

• ./：表示当前目录（即运行脚本所在的目录）
• ../：表示上一级目录
• 不同操作系统的路径分隔符不同（Windows 用\，Linux/macOS 用/），可通过os.sep获取当前系统的分隔符

二、os 模块核心功能：目录与文件操作

os模块提供了直接与操作系统交互的功能，涵盖目录创建、查看、删除等常用操作。

1. 获取当前工作目录与路径分隔符

import os# 获取当前工作目录（绝对路径）
print(os.getcwd())  # 示例输出：C:\project\demo# 获取当前系统的路径分隔符（Windows为\，Linux/macOS为/）
print(os.sep)  # 示例输出：\（Windows系统）

2. 目录创建：os.makedirs()

os.makedirs()支持递归创建目录（即同时创建多级目录），无需手动逐级创建父目录。

# 递归创建单级子目录
os.makedirs('./data/sub3')  # 在当前目录创建data目录，再在其中创建sub3目录# 递归创建多级子目录
os.makedirs('./data/b3/c5')  # 创建data/b3/c5三级目录

注意：如果目录已存在，再次调用会报错。可添加exist_ok=True参数避免错误：

os.makedirs('./data/sub3', exist_ok=True)  # 目录存在时不报错

3. 目录查看：os.listdir()与os.walk()

（1）os.listdir()：查看单层目录

返回指定目录下的所有子目录和文件（仅显示一级，不递归）。

# 查看./data目录下的内容
print(os.listdir('./data'))  
# 示例输出：['sub3', 'b3']（假设data目录下有这两个子目录）

（2）os.walk()：递归遍历目录

os.walk()是一个生成器，可递归遍历目录树，返回每个目录的三元组(当前目录路径, 子目录列表, 文件列表)。

# 递归遍历./data目录
gen = os.walk('./data')# 第一次调用next()：返回当前目录（data）的信息
print(next(gen))  
# 示例输出：('./data', ['sub3', 'b3'], [])# 第二次调用next()：返回第一个子目录（sub3）的信息
print(next(gen))  
# 示例输出：('./data/sub3', [], [])# 第三次调用next()：返回第二个子目录（b3）的信息
print(next(gen))  
# 示例输出：('./data/b3', ['c5'], [])

实战：收集目录下所有文件名称

# 初始化文件列表
all_files = []# 遍历所有目录，收集文件
for root, dirs, files in os.walk('./data'):all_files.extend(files)  # 将当前目录的文件添加到列表print(all_files)  # 输出所有文件名称（如['111.py', '6.py']）

4. 目录与文件删除

（1）删除文件：os.remove()

# 先判断文件是否存在，避免报错
if os.path.exists('data/b3/c5/111.py'):os.remove('data/b3/c5/111.py')  # 删除指定文件

（2）删除空目录：os.rmdir()与os.removedirs()

• os.rmdir()：仅删除空的叶子目录（目录内无文件和子目录）。
• os.removedirs()：递归删除空目录（从最深层开始，直到遇到非空目录为止）。

# 删除叶子目录（必须为空）
if os.path.exists('data/sub3/cc'):os.rmdir('data/sub3/cc')# 递归删除空目录（如删除c5后，若b3为空则继续删除b3）
if os.path.exists('data/b3/c5'):os.removedirs('data/b3/c5')

注意：如果目录非空（包含文件或子目录），删除会报错。删除非空目录需使用shutil.rmtree()（需导入shutil模块）。

三、os.path 模块：路径处理工具

os.path模块提供了一系列路径处理函数，解决不同操作系统路径格式差异的问题，确保路径操作跨平台兼容。

1. 判断路径类型

• os.path.isdir(path)：判断是否为目录。
• os.path.isfile(path)：判断是否为文件。

import os.path# 判断是否为目录
print(os.path.isdir('./data/sub3/test'))  # 输出：False（假设test不存在）# 判断是否为文件
print(os.path.isfile('./data/sub3/6.py'))  # 输出：True（假设文件存在）

2. 获取文件大小

os.path.getsize(path)返回文件的大小（单位：字节）。

# 获取文件大小
print(os.path.getsize('./data/sub3/6.py'))  # 示例输出：1024（表示1024字节）

3. 路径分割与拼接

• os.path.split(path)：将路径分割为(目录部分, 文件名)。
• os.path.join(path1, path2, ...)：拼接多个路径片段，自动使用当前系统的分隔符。

# 分割路径
print(os.path.split('./data/sub3/6.py'))  
# 输出：('./data/sub3', '6.py')# 拼接路径
print(os.path.join(r'.\data\sub3', '6.py'))  
# 输出：.\data\sub3\6.py（Windows系统）
# 或 ./data/sub3/6.py（Linux/macOS系统）

优势：os.path.join()会自动适配系统分隔符，避免手动写死/或\导致的跨平台问题。

四、实战场景与最佳实践

1. 常见应用场景：

   • 日志文件管理：创建按日期分类的日志目录（如./logs/2025-07）。
   • 数据备份：遍历指定目录，复制或压缩所有文件。
   • 程序初始化：启动时创建必要的配置目录（如./config、./cache）。

2. 最佳实践：

   • 路径操作优先使用os.path模块，避免硬编码分隔符（如/或\）。
   • 删除文件 / 目录前务必检查是否存在（用os.path.exists()），避免报错。
   • 递归遍历目录时，使用os.walk()的生成器特性，减少内存占用。
   • 处理大型目录时，结合try-except捕获权限不足等异常：

try:os.makedirs('./data/sub3')
except PermissionError:print("无权限创建目录")

五、总结

os和os.path模块是 Python 文件系统操作的核心工具，通过本文的学习，你已掌握：

• 目录的创建、查看、删除（os.makedirs()、os.walk()、os.remove()等）。
• 路径的判断、分割、拼接（os.path.isdir()、os.path.join()等）。
• 跨平台路径处理的最佳实践。