# Python 提供了强大的文件路径操作功能，主要使用 os.path 模块和 pathlib 模块。掌握路径操作对于文件管理、数据处理和跨平台开发至关重要。
# 核心概念
# 路径：指向文件或目录的字符串或对象
# 绝对路径：从根目录开始的完整路径
# 相对路径：相对于当前工作目录的路径
# 跨平台：不同操作系统使用不同的路径分隔符

# 导入必要模块
import os  # 操作系统接口
import os.path  # 传统路径操作
from pathlib import Path  # 现代路径操作（推荐）
import glob  # 文件通配符搜索
import shutil  # 高级文件操作

# os.path 模块 - 传统路径操作
# 路径拼接和分解
# 路径拼接
# 使用 os.path.join() 自动处理不同操作系统的路径分隔符：
import os

# 路径拼接 - 自动处理分隔符
full_path = os.path.join("父文件夹", "子文件夹", "文件.txt")
print(full_path)  # Linux/Mac: 父文件夹/子文件夹/文件.txt
# Windows: 父文件夹\子文件夹\文件.txt

# 获取文件名和目录名
import os

path = "/home/user/documents/file.txt"

# 获取文件名
print(os.path.basename(path))  # file.txt

# 获取目录名
print(os.path.dirname(path))  # /home/user/documents

# 分割路径
print(os.path.split(path))  # ('/home/user/documents', 'file.txt')

# 分离扩展名
import os

# 分离文件名和扩展名
name, ext = os.path.splitext("example.tar.gz")
print(name)  # example.tar
print(ext)  # .gz

# 获取绝对路径
import os

# 获取绝对路径
print(os.path.abspath("file.txt"))  # 不解析符号链接
print(os.path.realpath("file.txt"))  # 解析符号链接

# 路径检查和属性
# 函数	                描述	          返回值
# os.path.exists()	检查路径是否存在	   True/False
# os.path.isfile()	检查是否为文件	       True/False
# os.path.isdir()	    检查是否为目录	       True/False
# os.path.islink()	检查是否为符号链接	    True/False
# os.path.getsize()	获取文件大小	       字节数
# os.path.getmtime()	获取最后修改时间	    时间戳
# os.path.getatime()	获取最后访问时间	    时间戳

import os

path = "/home/user/documents"

# 检查路径属性
print(os.path.exists(path))  # True/False
print(os.path.isfile(path))  # True/False
print(os.path.isdir(path))  # True/False
print(os.path.islink(path))  # True/False

# 获取文件信息
if os.path.isfile(path):
    print(f"文件大小: {os.path.getsize(path)} 字节")
    print(f"修改时间: {os.path.getmtime(path)}")


# pathlib 模块 - 现代路径操作（推荐）
# pathlib 是 Python 3.4+ 引入的现代路径操作模块，提供面向对象的接口，更加直观和易用。

# 创建路径对象
from pathlib import Path

# 创建路径对象
path1 = Path("/home/user/documents")  # 绝对路径
path2 = Path("relative/path")  # 相对路径
path3 = Path.cwd()  # 当前工作目录
path4 = Path.home()  # 用户主目录

print(f"绝对路径: {path1}")
print(f"当前目录: {path3}")
print(f"用户主目录: {path4}")

# 路径对象优势
# 面向对象：更直观的 API 设计
# 跨平台：自动处理路径分隔符
# 链式操作：支持方法链式调用
# 类型安全：更好的类型提示支持

# 路径属性和方法
# 基本属性
from pathlib import Path

p = Path("/home/user/example/file.txt")

# 路径组成部分
print(f"完整路径: {p}")  # /home/user/example/file.txt
print(f"文件名: {p.name}")  # file.txt
print(f"文件名(无后缀): {p.stem}")  # file
print(f"扩展名: {p.suffix}")  # .txt
print(f"父路径: {p.parent}")  # /home/user/example
print(f"磁盘/锚: {p.anchor}")  # Linux: /, Windows: C:\

# 路径修改
# 路径修改方法
print(f"替换文件名: {p.with_name('data.csv')}")  # /home/user/example/data.csv
print(f"替换扩展名: {p.with_suffix('.md')}")  # /home/user/example/file.md

# 路径检查
# 基本检查
print(f"是否存在: {p.exists()}")
print(f"是否为文件: {p.is_file()}")
print(f"是否为目录: {p.is_dir()}")
print(f"是否为绝对路径: {p.is_absolute()}")
print(f"绝对路径: {p.resolve()}")

# 安全获取文件信息
# 安全地获取文件信息
if p.is_file():
    stat = p.stat()
    print(f"文件大小: {stat.st_size} 字节")
    print(f"最后修改: {stat.st_mtime}")
else:
    print("不是文件，无法获取大小和时间")


# 路径遍历和文件操作
# 目录遍历
from pathlib import Path

folder = Path("src")

# 遍历目录内容（非递归）
for item in folder.iterdir():
    print(item)

# 使用通配符查找文件
for py_file in folder.glob("*.py"):
    print(py_file)

# 递归查找文件
for py_file in folder.rglob("*.py"):
    print(py_file)

# 目录创建
# 创建单个目录
new_folder = Path("new_directory")
new_folder.mkdir(exist_ok=True)  # 已存在不报错

# 创建多级目录
deep_folder = Path("level1/level2/level3")
deep_folder.mkdir(parents=True, exist_ok=True)

# 常用遍历方法
# 方法	             描述	        递归
# iterdir()	        列出目录内容	否
# glob(pattern)	    通配符查找	    否
# rglob(pattern)	递归查找	    是


# 通配符模式
# *：匹配任意多个字符
# ?：匹配单个字符
# **：递归匹配（仅在 rglob 中有效）

# 常用路径操作示例
# 获取当前目录信息
import os
from pathlib import Path

# 获取当前工作目录
current_dir = os.getcwd()  # 返回字符串
print(f"当前工作目录: {current_dir}")

# 使用 pathlib 获取当前目录
current_path = Path.cwd()  # 返回 Path 对象
print(f"当前路径: {current_path}")

# 获取用户主目录
home_dir = Path.home()
print(f"用户主目录: {home_dir}")


# 路径规范化
from pathlib import Path

# 处理相对路径和符号链接
path = Path("../../Documents/../file.txt")
print(f"原始路径: {path}")
print(f"解析后路径: {path.resolve()}")

# 计算相对路径
base_path = Path("/home/user/documents")
target_path = Path("/home/user/documents/work/project/file.txt")
relative_path = target_path.relative_to(base_path)
print(f"相对路径: {relative_path}")  # work/project/file.txt

# 文件路径操作综合示例
from pathlib import Path

# 定义多种路径示例
paths = [
    "/home/user/documents/report.pdf",
    "relative/path/file.txt",
    "../parent/file.py",
    "file_no_extension",
    "archive.tar.gz",
]

# 分析每个路径
for path_str in paths:
    path = Path(path_str)
    print(f"\n分析路径: {path}")
    print(f"文件名: {path.name}")
    print(f"主干名: {path.stem}")
    print(f"扩展名: {path.suffix}")
    print(f"父目录: {path.parent}")
    print(f"是否为绝对路径: {path.is_absolute()}")


# 文件和目录操作
# 文件操作
# 使用 pathlib 进行文件操作更加简洁和安全
from pathlib import Path

# 创建文件并写入内容
file_path = Path("test.txt")
file_path.write_text("Hello, World!", encoding="utf-8")

# 读取文件内容
content = file_path.read_text(encoding="utf-8")
print(content)

# 获取文件信息
if file_path.exists():
    stat = file_path.stat()
    print(f"文件大小: {stat.st_size} 字节")
    print(f"最后修改: {stat.st_mtime}")

# 重命名文件
new_path = file_path.rename("new_test.txt")

# 文件操作优势
# 简洁性：一行代码完成文件读写
# 安全性：自动处理编码和异常
# 跨平台：自动处理路径分隔符
# 类型安全：更好的错误提示

# 目录操作
# 创建目录
from pathlib import Path
import shutil

# 创建单个目录
Path("example_dir").mkdir(exist_ok=True)

# 创建多级目录
Path("parent/child/grandchild").mkdir(parents=True, exist_ok=True)

# 遍历目录
# 遍历目录内容
folder = Path("example_dir")
print("目录内容:")
for item in folder.iterdir():
    if item.is_dir():
        print(f"目录: {item.name}")
    else:
        print(f"文件: {item.name}")

# 目录复制和删除
# 复制整个目录
shutil.copytree("example_dir", "copy_dir", dirs_exist_ok=True)

# 删除空目录
Path("empty_dir").mkdir(exist_ok=True)
Path("empty_dir").rmdir()

# 删除非空目录
shutil.rmtree("copy_dir")

# 目录操作优势
# 安全性：exist_ok=True 避免重复创建错误
# 递归性：parents=True 自动创建父目录
# 完整性：shutil 提供完整的目录操作
# 跨平台：自动处理不同操作系统的差异

# 跨平台路径处理

# 操作系统检测
from pathlib import Path
import os

# 根据操作系统选择路径
if os.name == "nt":  # Windows
    path = Path("C:/Users/Name/Documents")
else:  # Unix/Linux/Mac
    path = Path("/home/name/documents")

# 路径拼接
file_path = path / "subfolder" / "file.txt"
print(f"文件路径: {file_path}")

# 转换为字符串
path_str = str(file_path)
print(f"字符串路径: {path_str}")

# 跨平台优势
# 自动分隔符：pathlib 自动处理 / 和 \
# 路径标准化：统一路径表示方式
# 兼容性：代码在不同系统上都能正常工作
# 类型安全：Path 对象提供更好的类型提示

# 实用函数示例
# 文件查找函数
from pathlib import Path


def find_files_by_extension(directory, extension):
    """查找指定目录下指定扩展名的所有文件"""
    directory_path = Path(directory)
    return list(directory_path.rglob(f"*{extension}"))


# 使用示例
python_files = find_files_by_extension(".", ".py")
print("找到的 Python 文件:")
for file in python_files:
    print(f"  {file}")


# 文件信息获取函数
def get_file_info(file_path):
    """获取文件的详细信息"""
    path = Path(file_path)
    if path.exists() and path.is_file():
        stat = path.stat()
        return {
            "name": path.name,
            "size": stat.st_size,
            "modified": stat.st_mtime,
            "absolute_path": str(path.absolute()),
        }
    return None


# 使用示例
if python_files:
    file_info = get_file_info(python_files[0])
    print(f"文件信息: {file_info}")

# 文件备份函数
import shutil


def create_backup(file_path):
    """创建文件备份"""
    path = Path(file_path)
    if path.exists() and path.is_file():
        backup_path = path.with_suffix(".bak")
        shutil.copy2(path, backup_path)
        return backup_path
    return None


# 使用示例
backup_file = create_backup("example.txt")
if backup_file:
    print(f"备份文件: {backup_file}")

# 实用函数优势
# 模块化：每个函数专注单一功能
# 可重用：可以在不同项目中重复使用
# 错误处理：包含适当的错误检查
# 类型安全：使用 Path 对象提供更好的类型支持

# 最佳实践
# 10.1.路径操作原则
# 使用 pathlib：新项目推荐使用 pathlib，更现代、更直观
# 路径分隔符：使用 / 或 os.path.join()，避免直接使用 \
# 路径检查：操作前检查路径是否存在
# 异常处理：使用 try-except 处理路径操作错误
# 跨平台兼容：确保代码在不同操作系统上都能正常工作

# 10.2.性能优化建议
# 缓存路径对象：避免重复创建 Path 对象
# 批量操作：使用 glob 和 rglob 进行批量文件操作
# 路径规范化：使用 resolve() 获取规范路径
# 内存管理：及时释放不需要的路径对象

# 10.3.安全注意事项
# 路径验证：验证用户输入的路径
# 权限检查：确保有足够的文件操作权限
# 符号链接：注意符号链接可能带来的安全风险
# 路径遍历：防止路径遍历攻击