表示文件系统表

Question

我正在做一个简单的类，类似于“内存中的类Linux文件系统”，主要是为了学习。文件会用StringIO对象来表示。我现在在考虑怎么在Python中实现文件和文件夹的层级结构。我在想是不是可以用一个对象列表，每个对象有类型、名称和父级等字段。也许我应该研究一下树和图的结构。

更新：

这个系统会有以下方法：

new_dir(path) - 创建新文件夹，

dir_list(path) - 列出文件夹里的内容，

is_file(path) - 判断路径是不是文件，

is_dir(path) - 判断路径是不是文件夹，

remove(path) - 删除文件或文件夹，

read(file_descr) - 读取文件内容，

file_descr open(file_path, mode=w|r) - 打开文件，模式可以是写入或读取，

close(file_descr) - 关闭文件，

write(file_descr, str) - 写入内容到文件。

Answer 1

文件存储的接口是什么样的？你想要保存文件的创建时间、修改时间和访问时间吗？可以想象，主要是通过文件名来查找文件。还有其他的查找操作吗？

如果只需要通过名字来查找文件，那么可以把文件存储的根目录映射成一个Python字典。每个条目的键就是文件名，值可以是一个StringIO对象（提示：在Python 2中，如果性能有问题，可以使用cStringIO来提高效率）或者另一个字典。StringIO对象代表你的文件，而字典则代表子目录。

所以，要访问任何路径，你需要把它拆分成各个部分（使用.split("/")），然后用每个部分依次查找下一个元素。如果出现KeyError异常，那就意味着“文件或目录未找到”，尝试索引StringIO对象也会出现类似的错误（我懒得去确认具体的异常）。

如果你想实现更详细的功能，可以把StringIO对象和字典替换成某个“文件存储对象”类的实例。你可以把它叫做“链接”（因为它模拟的就是Linux的硬链接）。这个对象的各种属性可以很方便地操作，以保持文件属性的最新状态，而.data属性可以像之前一样是StringIO对象或字典。

总体来说，我更倾向于第二种解决方案，因为这样可以很容易地实现一些方法，比如在操作执行时更新访问时间，但正如我所说，这取决于你想提供的细节程度。

Answer 2

你可以试试使用 networkx 这个库。你只需要稍微动动脑筋，就能把它用在文件和文件夹上。

下面是一个简单的例子：

import os,networkx as nx
G=nx.Graph()
for (path, dirs, files) in os.walk(os.getcwd()):
    bname = os.path.split(path)
    for f in files:
        G.add_edge(bname,f)
# Now do what ever you want with the Graph

Answer 3

用嵌套的列表来表示树结构是完全可行的。不过，因为通常情况下，列表里的条目是通过名字来索引的，而且目录一般被认为是无序的，所以用嵌套的字典会让很多操作变得更快，也更容易写。

不过，我不会为每个条目存储它的父级信息，因为这个信息可以通过它在层级中的位置来推断出来。

另外，如果你想让你的虚拟文件系统高效地支持硬链接，你需要把文件的内容和目录结构分开。这样，你就可以通过给每个内容赋予多个名字来重复使用这些内容，这就是硬链接的作用。