Python语言如何做到显示目录

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Python语言做到显示目录的方法有很多种，包括使用os模块遍历文件系统、利用glob模块进行通配符匹配、使用pathlib模块处理路径操作、利用第三方库如scandir进行高效目录遍历。其中，通过os模块遍历文件系统是一种非常常见且基本的方法。os模块是Python标准库的一部分，提供了与操作系统进行交互的多种功能。使用os模块的os.listdir()函数可以列出指定目录中的所有文件和子目录，os.walk()函数可以递归遍历目录树，获取目录及其子目录中的所有文件和子目录。这些函数的使用方法简单而直观，非常适合初学者和日常开发。

一、os模块遍历文件系统

os模块是Python标准库的一部分，提供了与操作系统进行交互的多种功能。使用os模块可以轻松实现目录的遍历和文件操作。以下是一些常用的方法。

1. os.listdir()

os.listdir()函数用于列出指定目录中的所有文件和子目录。它返回一个包含目录中所有文件和子目录名称的列表。

import os
def list_directory(path):
    try:
        files = os.listdir(path)
        print("Files and directories in '", path, "' :")
        print(files)
    except FileNotFoundError as e:
        print(e)
    except PermissionError as e:
        print(e)
list_directory(".")

在上面的代码中，list_directory()函数接收一个路径参数，并使用os.listdir()函数列出该路径中的所有文件和子目录。如果路径不存在或没有权限访问，则捕获相应的异常并输出错误信息。

2. os.walk()

os.walk()函数用于递归遍历目录树，返回一个生成器，生成器的每个元素是一个三元组 (dirpath, dirnames, filenames)，其中dirpath是当前遍历的目录路径，dirnames是该目录中子目录的列表，filenames是该目录中文件的列表。

import os
def walk_directory(path):
    for dirpath, dirnames, filenames in os.walk(path):
        print('Current Path:', dirpath)
        print('Directories:', dirnames)
        print('Files:', filenames)
        print()
walk_directory(".")

在上面的代码中，walk_directory()函数接收一个路径参数，并使用os.walk()函数递归遍历该路径中的所有目录和文件。os.walk()函数会遍历目录树中的每一个目录，并返回当前目录路径、子目录列表和文件列表。

二、glob模块进行通配符匹配

glob模块提供了一个用于查找符合特定模式的文件和目录的函数。它支持Unix风格的通配符，如 *、?、[] 等。

1. glob.glob()

glob.glob()函数返回一个符合指定模式的文件和目录列表。它的使用方法非常简单，只需要传入一个模式字符串即可。

import glob
def glob_pattern(pattern):
    files = glob.glob(pattern)
    print("Files matching pattern '", pattern, "' :")
    print(files)
glob_pattern("*.py")

在上面的代码中，glob_pattern()函数接收一个模式参数，并使用glob.glob()函数查找所有符合该模式的文件和目录。模式字符串可以包含通配符，如 *.py 表示所有以 .py 结尾的文件。

2. glob.iglob()

glob.iglob()函数与glob.glob()类似，但它返回一个迭代器，而不是一个列表。对于大型目录，使用glob.iglob()可以节省内存，因为它不会一次性将所有匹配的文件和目录加载到内存中。

import glob
def iglob_pattern(pattern):
    for file in glob.iglob(pattern):
        print(file)
iglob_pattern("*.py")

在上面的代码中，iglob_pattern()函数接收一个模式参数，并使用glob.iglob()函数查找所有符合该模式的文件和目录。由于glob.iglob()返回一个迭代器，因此可以使用for循环逐个处理匹配的文件和目录。

三、pathlib模块处理路径操作

pathlib模块是Python 3.4引入的一个模块，用于面向对象地处理路径操作。它提供了比os模块更方便和直观的方法来操作文件和目录。

1. Path.iterdir()

Path.iterdir()方法用于生成当前目录中所有文件和子目录的路径对象。它返回一个生成器，生成器的每个元素是一个Path对象。

from pathlib import Path
def pathlib_list_directory(path):
    p = Path(path)
    for entry in p.iterdir():
        print(entry)
pathlib_list_directory(".")

在上面的代码中，pathlib_list_directory()函数接收一个路径参数，并使用Path.iterdir()方法列出该路径中的所有文件和子目录。Path对象提供了比字符串更丰富的方法来操作文件和目录。

2. Path.glob()

Path.glob()方法用于查找符合指定模式的文件和目录。它返回一个生成器，生成器的每个元素是一个Path对象。

from pathlib import Path
def pathlib_glob_pattern(path, pattern):
    p = Path(path)
    for entry in p.glob(pattern):
        print(entry)
pathlib_glob_pattern(".", "*.py")

在上面的代码中，pathlib_glob_pattern()函数接收一个路径和模式参数，并使用Path.glob()方法查找所有符合该模式的文件和目录。Path.glob()方法类似于glob.glob()函数，但它返回的每个元素是一个Path对象。

四、scandir模块进行高效目录遍历

scandir模块是Python 3.5引入的一个模块，用于高效地遍历目录。它提供了比os.listdir()和os.walk()更快的性能，特别是在处理大型目录时。

1. os.scandir()

os.scandir()函数用于生成当前目录中所有文件和子目录的DirEntry对象。DirEntry对象提供了比字符串更丰富的方法来获取文件和目录的信息。

import os
def scandir_list_directory(path):
    with os.scandir(path) as entries:
        for entry in entries:
            print(entry.name)
scandir_list_directory(".")

在上面的代码中，scandir_list_directory()函数接收一个路径参数，并使用os.scandir()函数列出该路径中的所有文件和子目录。os.scandir()函数返回一个生成器，生成器的每个元素是一个DirEntry对象。

2. os.walk()与os.scandir()结合使用

可以将os.walk()与os.scandir()结合使用，以提高递归遍历目录树的性能。

import os
def walk_scandir_directory(path):
    for dirpath, dirnames, filenames in os.walk(path):
        print('Current Path:', dirpath)
        print('Directories:', dirnames)
        print('Files:', filenames)
        print()
        with os.scandir(dirpath) as entries:
            for entry in entries:
                print(entry.name)
walk_scandir_directory(".")

在上面的代码中，walk_scandir_directory()函数接收一个路径参数，先使用os.walk()函数递归遍历目录树，然后在每个目录中使用os.scandir()函数列出所有文件和子目录。这样可以结合两者的优势，提高遍历的性能。

五、总结

通过os模块遍历文件系统、glob模块进行通配符匹配、pathlib模块处理路径操作、scandir模块进行高效目录遍历，可以实现Python语言中的显示目录功能。os模块提供了基本而强大的文件和目录操作方法，glob模块支持灵活的通配符匹配，pathlib模块提供了面向对象的路径操作方法，scandir模块则在处理大型目录时具有更高的性能。选择适合自己的方法，可以更高效地完成目录遍历和文件操作任务。