理解文件路径

当你的 Python 脚本需要从文件读取数据或将结果写回时，它首先需要知道文件在计算机存储（例如硬盘或固态硬盘）上的位置。就像你需要一个地址来找到特定的房屋一样，你的程序需要一个文件路径来找到特定的文件。这个路径本质上是文件在系统文件夹（也称为目录）层级结构中的地址。

可以将计算机的文件系统想象成一个大型文件柜。主文件柜是根目录，抽屉是主文件夹或驱动器，抽屉内的文件夹是子文件夹，而最终抽屉内的文档就是文件。文件路径会精确地告诉 Python 要访问哪个抽屉、该抽屉内的哪个文件夹以及哪个文档（文件）。

路径组成部分

常见的文件路径包含：

1. 目录/文件夹名称： 你需要通过这些文件夹来找到文件。
2. 分隔符： 用于分隔目录名称和最终文件名的特殊字符。
3. 文件名： 文件的实际名称，通常包含扩展名（如 .txt、.csv、.py）。

具体格式，特别是分隔符，取决于你的操作系统。

操作系统差异

文件路径的表示方式因你使用的 Windows、macOS 或 Linux 系统而略有不同。

• Windows： 路径通常以驱动器盘符（如 C: 或 D:）开头，后跟冒号。目录使用反斜杠 (\) 分隔。

  • 示例：C:\Users\YourUsername\Documents\report.txt
  • 注意：Python 在 Windows 上相当灵活，通常也能识别路径中的正斜杠 (/)，这使得编写跨平台代码更简单。

• macOS 和 Linux（类 Unix 系统）： 这些系统使用单一根目录，由正斜杠 (/) 表示。目录总是使用正斜杠 (/) 分隔。没有像 Windows 那样的驱动器盘符。

  • 示例 (macOS)：/Users/yourusername/Documents/report.txt
  • 示例 (Linux)：/home/yourusername/documents/report.txt

理解这些差异很重要，特别是如果你打算与可能使用不同操作系统的人分享你的脚本。

绝对路径

绝对路径提供文件或目录从文件系统最顶层开始的完整位置。

• 在 Windows 上，它以驱动器盘符开头（例如，C:\...）。
• 在 macOS/Linux 上，它以根斜杠 (/...) 开头。

示例：

• Windows: C:\Program Files\Python310\python.exe
• macOS: /Applications/Calculator.app
• Linux: /usr/bin/python3

绝对路径是明确的；无论你的脚本当前在哪里运行，它们都指向一个特定位置。然而，将绝对路径硬编码到你的脚本中会降低其可移植性。如果你将项目移动到不同的位置或与他人分享，该绝对路径可能就不再正确了。

相对路径

相对路径指定文件或目录相对于当前工作目录（CWD）的位置。CWD 是你的 Python 脚本执行时所在的目录。

可以把它想象成从你当前所在位置给出方向：“进入 data 文件夹并找到 results.csv”或“向上一个级别，然后进入 config 文件夹”。

相对路径中使用了特殊符号：

• .（一个点）：表示当前目录。
• ..（两个点）：表示父目录（向上一个级别）。

示例（假设你的脚本在 macOS/Linux 上从 /Users/alice/project/ 运行，或在 Windows 上从 C:\Users\Alice\project\ 运行）：

• data.txt：在 CWD（project 文件夹）中寻找 data.txt。
• input/config.json：在 CWD 中寻找一个名为 input 的文件夹，然后在该 input 文件夹中寻找 config.json。完整路径将是 /Users/alice/project/input/config.json。
• ../scripts/utility.py：寻找 CWD 的父目录（即 /Users/alice/ 或 C:\Users\Alice\），然后在该父目录中寻找一个 scripts 文件夹，最后在 scripts 中寻找 utility.py。完整路径将是 /Users/alice/scripts/utility.py。

此示例文件结构说明了从 project 目录（即当前工作目录 CWD）出发的相对路径和绝对路径。

相对路径使你的项目更加独立和可移植。如果你在项目目录中组织你的数据文件，你可以使用相对路径，即使整个项目文件夹被移动到其他位置，脚本仍然能正常运行。

You可以使用 Python 内置的 os 模块获取正在运行脚本的 CWD：

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

运行这段代码会显示你的终端或 IDE 视为执行脚本起始点的目录的绝对路径。

绝对路径与相对路径的选择

对于初学者和大多数项目工作，通常建议使用相对路径。使用子目录组织你的项目，用于存放数据、脚本等，并使用 data/my_file.txt 或 ../config/settings.ini 等相对路径。这使你的代码更易于分享并在不同计算机上运行。

主要在你需要访问项目结构之外的固定、已知位置的文件时使用绝对路径，例如系统配置文件或跨项目共享的资源。请注意，这可能会使你的脚本与特定的机器设置绑定。

Python 的文件处理函数（如接下来会看到的 open()）和 os.path 以及更新的 pathlib 等标准库模块提供了处理两种类型路径的工具，并帮助管理操作系统之间的差异。目前，重要的一点是理解你的计算机以及 Python 如何定位你想要处理的文件的原理。