15. 序列化模块json和pickle、os模块

1. 序列化模块

1.1 序列化与反序列化

（1）序列化

将原本的python数据类型字典、列表、元组 转换成json格式字符串的过程就叫序列化

（2）反序列化

将json格式字符串转换成python数据类型字典、列表、元组的过程就叫反序列化

（3）为什么要序列化

计算机文件中没有字典这种数据类型，将字典中的数据转换成字符串形式的数据就称为序列化

1.2 json模块

json格式的数据在几种不同的语言中是一个通用的数据格式

（1）将python数据转换成json格式的字符串

import json
a = {'name': 'messi', 'age': 37, 'club': 'miami', 'address': 'usa'}

# 将python数据转换为json字符串
b = json.dumps(a)
print(b, type(b))  # {"name": "messi", "age": 37, "club": "miami", "address": "usa"} <class 'str'>

# 将json字符串转换为python数据
c = json.loads(b)
print(c, type(c))  # {'name': 'messi', 'age': 37, 'club': 'miami', 'address': 'usa'} <class 'dict'>

# 将json字符串进行二进制编码，符合json格式的二进制数据也能转换为python数据
d = b.encode()
print(d, type(d))  # b'{"name": "messi", "age": 37, "club": "miami", "address": "usa"}' <class 'bytes'>
e = json.loads(d)
print(e, type(e))  # {'name': 'messi', 'age': 37, 'club': 'miami', 'address': 'usa'} <class 'dict'>

（2）json模块处理文件

import json
a = {'name': 'messi', 'age': 37, 'club': 'miami', 'address': 'usa'}
# 将python数据写入到json文件中
# 字典格式的单引号变成了双引号
with open('new.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
    json.dump(a, f, ensure_ascii=False)
# {"name": "messi", "age": 37, "club": "miami", "address": "usa"}

# 将json文件的数据转换成python数据
# json格式字典双引号变成了单引号
with open('new.json', 'r', encoding='utf-8') as f2:
    data = json.load(f2)
print(data, type(data))  # {'name': 'messi', 'age': 37, 'club': 'miami', 'address': 'usa'} <class 'dict'>

python中的列表存到json中还是列表，python中的元组存到json中也成了列表

（3）python数据与json数据互转

from json.encoder import JSONEncoder
from json.decoder import JSONDecodeError

'''
    +-------------------+---------------+
    | Python            | JSON          |
    +===================+===============+
    | dict              | object        |
    +-------------------+---------------+
    | list, tuple       | array         |
    +-------------------+---------------+
    | str               | string        |
    +-------------------+---------------+
    | int, float        | number        |
    +-------------------+---------------+
    | True              | true          |
    +-------------------+---------------+
    | False             | false         |
    +-------------------+---------------+
    | None              | null          |
    +-------------------+---------------+
'''
# 将 Python中的 字典 转换为JSON格式的字典
# 将 Python中的 元组和列表 转换为 JSON格式的列表
# 将 Python中的 字符串 转换为 JSON格式的字符串
# 将 Python中的 布尔值 True / False 转换为 JSON格式的 true / false
# 将 Python中的 None 转换为 JSON格式的 null
# 将 Python中的 整数 转换为 JSON格式的数字

（4）json参数补充

# json模块默认的编码格式是ASCII码
# 写数据的时候再在open参数中指定utf-8是不生效的
import json
a = {'name': 'messi', 'club': '迈阿密', 'num': '001'}
with open('new.json', mode='w', encoding='utf-8') as f1:
    json.dump(a, f1)
# {"name": "messi", "club": "\u8fc8\u963f\u5bc6", "num": "001"}

# 于是就要对dump参数进行调整
with open('new.json', mode='w', encoding='utf-8') as f2:
    json.dump(a, f2, ensure_ascii=False)
# ensure_ascii=True : 是否启用默认的编码格式 如果是 True 则默认使用 ASCII 码格式，如果是 False 则使用 Unicode 格式
# {"name": "messi", "club": "迈阿密", "num": "001"}

1.3 pickle模块

pickle模块和json模块都是用来序列化和反序列化python数据的

json处理不了python中的函数和类，于是有了pickle

‌pickle格式是一种用于序列化和反序列化‌Python对象的二进制格式。

（1）将python数据转换成二进制数据

import pickle
def add(x, y):
    return x + y

a = pickle.dumps(obj=add)
print(a, type(a))
# b'\x80\x04\x95\x14\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x8c\x08__main__\x94\x8c\x03add\x94\x93\x94.' <class 'bytes'>

b = pickle.loads(a)
print(b, type(b))
# 得到一个内存地址，为函数类型
# <function add at 0x000001F7ABBE3370> <class 'function'>

（2）将python数据转换成二进制数据并写入文件

import pickle
def add(x, y):
    print(x + y)

# 生成的aaa文件不可打开，但是可调用
with open('aaa', 'wb') as f1:  # 由于pickle是将python数据序列化为二进制，因此写模式为wb
    pickle.dump(add, f1)

with open('aaa', 'rb') as f2:
    new_add = pickle.load(f2)
print(new_add, type(new_add))
# <function add at 0x000001D099E83370> <class 'function'>
# pickle先将函数名转换成二进制写到文件中，后将文件中二进制数据转换为函数名
new_add(11, 22)  # 33  转回的函数仍旧可调用

2. os模块

os模块用于与操作系统交互

2.1  os.path.*

import os
import datetime

# (1)os.path.abspath  获取当前文件的绝对路径
print(os.path.abspath(__file__))  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块\test.py

# (2)os.path.dirname  获取当前文件所在文件夹的绝对路径
print(os.path.dirname(__file__))  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块

# (3)os.path.exists   判断文件夹是否存在
a = 'D:\project\pythonProject\day14_部分模块'
print(os.path.exists(a))  # True
b = 'D:\project\pythonProject\day14_usual'
print(os.path.exists(b))  # False

# (4)os.path.join   拼接文件路径
c = os.path.join('D:\project\pythonProject\day14_部分模块', 'giao')
print(c)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块\giao
print(os.path.exists(c))  # False

# (5)os.path.split  将路径分隔为最后一级和上一级并以二元元组返回
d = os.path.split('D:\project\pythonProject\day14_部分模块\\test.py')  # 加一个反斜杠取消转义
print(d)  # ('D:\\project\\pythonProject\\day14_部分模块', 'test.py')
e = os.path.split('D:\project\pythonProject\day14_部分模块')
print(e)  # ('D:\\project\\pythonProject', 'day14_部分模块')

# (6)os.path.basename  获取最后一级文件名/目录名
f = os.path.basename('D:\project\pythonProject\day14_部分模块\\test.py')
print(f)  # test.py
g = os.path.basename('D:\project\pythonProject\day14_部分模块')
print(g)  # day14_部分模块

# (7)os.path.isfile  判断当前路径是否为文件
h = os.path.isfile('D:\project\pythonProject\day14_部分模块\\test.py')
print(h)  # True
i = os.path.isfile('D:\project\pythonProject\day14_部分模块')
print(i)  # False

# (8)os.path.isabs  判断是否为绝对路径
j = '.\\test.py'
print(os.path.isabs(j))  # False
print(os.path.isabs('D:\project\pythonProject\day14_部分模块\\test.py'))  # True

# (9)os.path.isdir  判断是否为目录
print(os.path.isdir('D:\project\pythonProject\day14_部分模块\\test.py'))
# False
print(os.path.isdir('D:\project\pythonProject\day14_部分模块'))
# True

# (10)os.path.getatime  获取当前文件或目录的最后访问时间atime---access time
k = os.path.getatime('D:\project\pythonProject\day14_部分模块\\test.py')
print(k)  # 1722512134.9196131
print(datetime.datetime.fromtimestamp(k))  # 2024-08-01 19:35:34.919613

# (11)os.path.getctime  获取当前文件或目录的创建时间ctime---create time
l = os.path.getctime('D:\project')
print(l)  # 1721123236.0086133
print(datetime.datetime.fromtimestamp(l))  # 2024-07-16 17:47:16.008613

# (12)os.path.getmtime  获取当前文件或目录的修改时间mtime---modifytime
m = os.path.getmtime('D:\project\pythonProject')
print(m)  # 1722504598.081404
print(datetime.datetime.fromtimestamp(m))  # 2024-08-01 17:29:58.081404

# (13)os.path.getsize  获取当前文件或目录的大小，单位为byte
print(os.path.getsize('D:\project\pythonProject\day14_部分模块\\test.py'))  # 2975

# (14)os.path.sep 获取系统对应的路径分隔符  MacOs、Linux:  /        Windows:   \
print(os.path.sep)  # \

2.2  路径操作 os.*

（1）创建单级文件夹

import os

CURRENT_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))  # 获取当前文件所在的目录
print(CURRENT_DIR)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块
# (1)创建单级文件夹
new_dir = os.path.join(CURRENT_DIR, 'giao')  # 只是拼接了并没有创建
print(new_dir)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块\giao
print(os.path.exists(new_dir))  # False

os.mkdir(new_dir)  # 真正生成了新的文件夹
print(os.path.exists(new_dir))  # True

（2）创建多级文件夹

import os

CURRENT_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))  # 获取当前文件所在的目录
new_dir = os.path.join(CURRENT_DIR, 'giu', 'giao')  # 在当前文件所在目录再往下拼接两级目录
print(new_dir)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块\giu\giao
print(os.path.exists(new_dir))  # False

os.makedirs(new_dir)  # 创建拼接好的两个目录
print(os.path.exists(new_dir))  # True 

import os

CURRENT_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))  # 获取当前文件所在的目录
new_dir = os.path.join(CURRENT_DIR, 'giu', 'giao')  # 在当前文件所在目录再往下拼接两级目录
print(new_dir)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块\giu\giao
print(os.path.exists(new_dir))  # False

os.makedirs(new_dir, exist_ok=True)
# exist_ok=True  自动判断当前文件路径是否存在，如果不存在则主动创建，如果存在则忽略

（3）删除单级文件夹

import os

CURRENT_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))  # 获取当前文件所在的目录
new_dir = os.path.join(CURRENT_DIR, 'giu', 'giao')  # 在当前文件所在目录再往下拼接两级目录
os.makedirs(new_dir, exist_ok=True)
print(new_dir)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块\giu\giao

# os.rmdir   只能删除单级文件夹且单级文件夹为空
os.rmdir(new_dir)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块\giu
print(os.path.exists(new_dir))  # False

os.rmdir('D:\project\pythonProject\day13_模块与包')  # OSError: [WinError 145] 目录不是空的。

（4）删除多级文件夹

import os

CURRENT_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))  # 获取当前文件所在的目录
new_dir = os.path.join(CURRENT_DIR, 'giu', 'giao')  # 在当前文件所在目录再往下拼接两级目录
os.makedirs(new_dir, exist_ok=True)
print(new_dir)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块\giu\giao

# os.removedirs  若目录为空，则删除，并递归到上一级目录，若也为空，则删除，以此类推
os.removedirs(new_dir)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块

（5）列出当前目录下的所有文件名

import os

# listdir的用法
print(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))  # 获取当前文件所在目录
print(os.listdir(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))))  # ['new.json', 'task.py', 'test.py']

（6）重命名当前文件或目录

rename的用法

重命名目录
import os

CURRENT_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))  # 获取当前文件所在的目录
new_name = os.path.join(CURRENT_DIR, 'giao')  # 在当前文件所在目录再拼接一个目录
os.makedirs(new_name, exist_ok=True)
print(new_name)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块\giao

new_name2 = os.path.join(CURRENT_DIR, 'giu')  # 拼接一个新的名称
print(new_name2)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块\giu
os.rename(new_name, new_name2)  # 用最新的替换原来的

重命名文件名
import os

CURRENT_FILE = os.path.abspath(__file__)  # 获取当前文件绝对路径
print(CURRENT_FILE)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块\task.py

CURRENT_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))  # 获取当前文件所在的目录
new_filename = os.path.join(CURRENT_DIR, 'workon.py')  # 拼接一个新的文件名称
print(new_filename)  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块\workon.py
os.rename(CURRENT_FILE, new_filename)  # 用新的名称替换原来的

（7）删除指定文件

os.remove的用法

 （8）列出当前文件的元信息

import os

print(os.stat(os.path.abspath(__file__)))

# st_mode: inode 保护模式
# st_ino: inode 节点号。
# st_dev: inode 驻留的设备。
# st_nlink: inode 的链接数。
# st_uid: 所有者的用户ID。
# st_gid: 所有者的组ID。
# st_size: 普通文件以字节为单位的大小；包含等待某些特殊文件的数据。
# st_atime: 上次访问的时间。
# st_mtime: 最后一次修改的时间。
# st_ctime: 由操作系统报告的"ctime"。在某些系统上（如Unix）是最新的元数据更改的时间

（9）获取当前所在的工作目录

import os

print(os.getcwd())  # D:\project\pythonProject\day14_部分模块

（10）切换工作目录

import os

print(os.getcwd())  # 当前路径 D:\project\pythonProject\day14_部分模块
os.chdir('D:\project\pythonProject\day13_模块与包')  # 切换路径
print(os.getcwd())  # D:\project\pythonProject\day13_模块与包

（11）执行shell命令

操作系统不同则命令名称也不同

 （12）执行命令获取结果

import os

res = os.system('dir')
print(res)

2.3 os模块操作补充

# (1)获取操作系统的路径分隔符
import os

print(os.sep)  # \
print(os.path.sep)  # \

# (2)获取操作系统的行终止符
import os

print(os.linesep)  # \r\n

# (4)查看操作系统的标识
import os

print(os.name)  # nt