10 Python与操作系统交互

在上一篇文章中，我们讨论了Python中的异常处理基础知识，这是进行软件自动化操作的基础。如今，我们将继续深入，探讨如何通过Python与操作系统进行交互，以实现更多自动化的可能性。了解操作系统交互不仅能够增强我们对Python的理解，还有助于我们使用Python进行各种自动化任务。

1. 什么是操作系统交互？

操作系统交互指的是程序与操作系统之间的信息交流。通过Python，我们可以使用特定的库来执行系统命令、处理文件系统、获取系统信息等。这种能力为自动化操作提供了极大的便利。

2. 使用os模块

Python的os模块提供了一系列与操作系统交互的功能。在这个部分，我们将介绍几个常用的os模块功能。

2.1 获取当前工作目录

通过os.getcwd()函数，我们可以获取当前的工作目录。例如：

import os

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

2.2 改变工作目录

有时我们需要改变当前工作目录，可以使用os.chdir()函数。例如：

import os

os.chdir('/path/to/directory')  # 将路径替换为你想要的路径
print(f"新工作目录: {os.getcwd()}")

2.3 列出目录内容

我们可以使用os.listdir()函数来获取指定目录下的所有文件和文件夹：

import os

directory_contents = os.listdir('.')
print("当前目录内容:")
for item in directory_contents:
    print(item)

2.4 创建和删除文件夹

通过os.mkdir()可以创建文件夹，而os.rmdir()则用于删除空文件夹。例如：

import os

# 创建文件夹
try:
    os.mkdir('new_folder')
    print("新文件夹创建成功")
except Exception as e:
    print(f"创建文件夹时发生错误: {e}")

# 删除文件夹
try:
    os.rmdir('new_folder')
    print("文件夹删除成功")
except Exception as e:
    print(f"删除文件夹时发生错误: {e}")

3. 使用subprocess模块

除了os模块，subprocess模块允许我们执行系统命令，并与其交互。这样，我们可以运行任何可以在命令行中执行的命令。

3.1 执行简单命令

我们可以通过subprocess.run()来执行一个简单的命令。例如，执行ls命令来列出文件：

import subprocess

result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)
print("命令输出:\n", result.stdout)

3.2 捕获错误输出

若命令执行失败，我们也能够捕获错误输出，例如：

import subprocess

result = subprocess.run(['non_existent_command'], capture_output=True, text=True)
if result.returncode != 0:
    print("命令执行失败:")
    print(result.stderr)

4. 案例：整理文件

我们来创建一个实际的案例，模拟自动化整理桌面文件的操作。此任务包括列出桌面文件，将文件按类型移动到相应的文件夹中。

import os
import shutil

# 获取桌面路径
desktop_path = os.path.join(os.path.expanduser("~"), "Desktop")
os.chdir(desktop_path)

# 创建文件夹
folders = ['Images', 'Documents', 'Videos', 'Others']
for folder in folders:
    if not os.path.exists(folder):
        os.mkdir(folder)

# 移动文件
for file in os.listdir('.'):
    if os.path.isfile(file):
        if file.endswith(('.png', '.jpg', '.jpeg')):
            shutil.move(file, 'Images/')
        elif file.endswith(('.pdf', '.docx', '.txt')):
            shutil.move(file, 'Documents/')
        elif file.endswith(('.mp4', '.mkv')):
            shutil.move(file, 'Videos/')
        else:
            shutil.move(file, 'Others/')

print("文件整理完成.")

5. 小结

在本篇文章中，我们学习了如何使用Python与操作系统进行交互，通过os模块和subprocess模块实现了一些基础操作。这为后续的文件操作奠定了基础。下一篇我们将进一步探讨如何使用Python进行文件操作，包括读取、写入、复制和删除文件等。

通过理解与操作系统的交互，我们可以更灵活地运用Python进行各种自动化任务。这不仅提高了我们的工作效率，也拓展了我们对软件开发的理解。