使用Python編寫解壓縮工具
不管是儲存或是傳輸用途，壓縮檔一直是非常常見的檔案格式。一般而言，許多系統與軟體都提供解壓縮功能，我們也可以嘗試著自己製作一個解壓縮工具
自己製作一個解壓縮工具?使用情境為何?
一般而言，許多系統與軟體都提供解壓縮功能，想要解壓縮可說是非常輕易達成。但試想一些情況，若今天有一堆壓縮檔案需要進行解壓縮呢?可能有一些工具一時之間就無法起到很好的作用了。
所以除了磨練自己寫程式的能力之外，我們也能藉此機會，自己客製化具有解壓縮功能的小工具，以解決某些特殊問題。
一堆壓縮檔案需要解壓縮?何種情況下會有這樣的需求?
基本上之所以會有一堆壓縮檔案，可能是為了儲存以及分享用途，所以對檔案進行分門別類後，個別進行壓縮。
哪天誰需要使用這些資料時，就會遇到這樣的解壓縮問題。
舉個例子，在台灣期貨交易所網站中，提供多種商品的詳細資料下載，可能以天、週或是年為單位，部分檔案格式是zip壓縮檔，像是期貨前30個交易日期貨每筆成交資料、期貨前30個交易日期貨價差委託成交概況表、期貨前30個交易日期貨價差每筆成交資料、選擇權前30個交易日選擇權每筆成交資料等等，像這些以zip壓縮檔形式，並且以天為單位做區分的檔案，一次下載下來，若能夠一次解完壓縮，可說是幫個大忙了。
例子
假設目前有以下這樣的壓縮檔案，我們可以看到總共有22個檔案，平均一個壓縮檔1MB:
而全部解壓縮後，發現資料大小整個爆增，直接來到了1.2GB:
雖在預料之內，但這能讓我們意識到，像金融交易這樣的大量固定格式資料而言，壓縮的效果是非常好的。
而這樣的每日資料要全部解壓縮，不使用一些特殊技巧可能會把自己累得半死，何況若要對資料進行分析，還沒開始就一股無力感都上來了~
所以我們會需要像以下這樣的小工具，即便介面非常簡單:
確立目標
所以，我們在此訂立一個目標，這個使用Python實作出的解壓縮工具，應該要具有將指定目標資料夾內的所有壓縮檔皆進行解壓縮，並輸出到預設的輸出目錄。
此外，即便指定目標資料夾內，還有子資料夾，也會依照原定目錄結構，依序遍歷尋找所有壓縮檔進行解壓縮，輸出後，目錄結構不變。
使用的Python環境
本次介紹使用的Python版本為3.6.5
使用到的模組都是內建模組，也不需要額外安裝套件。
作業系統環境為Windows 10。
開始使用Python撰寫解壓縮工具
為了實現解壓縮功能，我們需要引入zipfile模組。
import zipfile此外，我們會需要一些路徑管理功能的模組，其中我們只需要使用pathlib模組中的Path Class。
from pathlib import Path
import os模組參考連結:
再來，我們設定一個Global variable，用來儲存解壓縮目的地路徑。
destination_dir = './unzip_file'再來是設定壓縮檔資料夾路徑，這邊有加上檢查資料夾是否存在的機制，可以依個人需求進行其他調整:
zip_dir = ''
while not os.path.exists(zip_dir):
if zip_dir != '':
print('路徑不存在或錯誤...')
zip_dir = input('請輸入zip壓縮檔所在目錄 : ')
zip_dir = zip_dir.replace('\\', '/')其中，zip_dir變數之所以額外進行路徑分隔符的取代，是因為不同作業系統的路徑分隔符號不同，為了通用，一律取代為'/'。
此外，為了避免目的資料夾不存在，導致解壓縮過程出錯，我們添加一個建立資料夾函式，若資料夾已經存在，則不進行任何動作(exist_ok參數設定為True時將不會產生exception):
os.makedirs(destination_dir, exist_ok=True)為了提示已開始解壓縮，輸出一行工作開始的訊息。
print("資料解壓縮...")當所有前置步驟都完成後，便是要進行主要功能實作。
主要功能實現
首先我們會需要遍尋所有可能的壓縮檔，以zip檔為例，我們使用到了pathlib模組中的Path Class。
Path Class會需要一個引數，為目標路徑，其會為這個目標路徑，實體化一個PosixPath或者WindowsPath物件，有了這樣的物件，便可以呼叫相對應且相當好用的函式。其中兩種物件會根據執行的作業環境，或者說作業系統而決定哪種會被實體化。
這邊提個題外話，Posix，全稱為Portable Operating System Interface，叫做可移植作業系統介面，是一系列的IEEE標準，其定義了application programming interface (API)，並附帶command line shells以及utility interfaces。之所以定義這樣的API，主要是為了不同作業系統之間軟體的相容。有了API，我們可以不用直接調用System call等內核核心指令，透過應用程式介面，達成人機互動，方便與電腦的溝通。
而最一開始作為基礎的作業系統為Unix，主要原因是自由的，也就是vendor-neutral，這也是The Open Group的主要目標。相關參考資料如下:
由於執行的作業系統為Windows，它幫我實體化了WindowsPath物件。這個物件有一個glob()函式，其可以使用*號來為路徑做囊括表示，其功用相當於正規表達式中定義的*號字元。
若使用"*.副檔名"，可用來代表任何檔名的指定副檔名。
若使用"**"，則可代表中間任何路徑。比如以下的程式碼，可以遍尋找到最底端的所有zip檔。以樹來想像，便是找到所有符合條件的葉節點，或者說終端節點。
# Path(zip_dir) => <class 'pathlib.WindowsPath'>
list(Path(zip_dir).glob('**/*.zip'))這邊要提一下，glob()函式將會回傳一個generator物件，因其可迭代的特性，我們另外轉型為list結構，方便之後取用。
generator object Path.glob at some address到這裡，我們可以得到以下這樣的資料，list中的元素也都會是WindowsPath物件，每一個都代表已經找到的zip檔路徑。
[WindowsPath('1.zip'), ..., WindowsPath('n.zip')]因此，我們可以使用for … in ... 迴圈進行元素拜訪，取出的元素因為是WindowsPath物件，而我們到這個步驟只需要路徑，我們透過str()進行轉型，並且為了通用，一律將路徑分隔符進行替代。
for zip_file in list(Path(zip_dir).glob('**/*.zip')):
zip_file = str(zip_file).replace('\\', '/')
print('\t' + zip_file)針對每個元素，我們會使用zipfile模組中的ZipFile()函式建立ZipFile物件實例，而由於ZipFile物件是一個context manager，因此我們可以使用with關鍵字為我們處理一部份的檔案管理，當任務結束便會自動進行關閉檔案的動作。
ZipFile()函式的第一引數file需要檔案路徑、file-like object或者path-like object，所以也可以是平常存取檔案常用的open()函式的回傳結果(_io.TextIOWrapper)。
mode引數可選擇是否輸入，有read file =>'r'以及write file =>'w'(truncate and write)、'x'(exclusively create and write)、'a'(append)。
另外，在這邊我們會需要決定最終的解壓縮路徑，為保持原結構，我們使用到了destination_dir變數、zip_dir變數以及zip_file變數。
例子:
destination_dir => 'D:/a/b/c'
zip_dir => 'E:/d/e/f'
zip_file => 'E:/d/e/f/g/h.zip'
output => 'D:/a/b/c/f/g'
for zip_file in list(Path(zip_dir).glob('**/*.zip')):
zip_file = str(zip_file).replace('\\', '/')
print('\t' + zip_file)
with zipfile.ZipFile(zip_file, mode='r') as f_zip:
zip_file = zip_file[:zip_file.rfind('/')]
output_dir = os.path.join(destination_dir, zip_file.replace(zip_dir[:zip_dir.rfind('/') + 1], ''))
print(output_dir)到目前為止，解壓縮的所有要素都備齊了。
這邊要另外提zip_dir[:zip_dir.rfind('/') + 1]這段程式碼，其實可以在進入迴圈之前就決定好，畢竟其輸出結果在整個迴圈的執行階段內並不會再更動了，多少可以加快效率。
為了解壓縮全部檔案，我們可以使用到ZipFile物件所提供的extractall()函式，其第一引數path需要輸出的目的地目錄。而若壓縮檔有密碼加密，則可以使用pwd引數進行指定，一般是以bytes型態給定。
for zip_file in list(Path(zip_dir).glob('**/*.zip')):
zip_file = str(zip_file).replace('\\', '/')
print('\t' + zip_file)
with zipfile.ZipFile(zip_file, mode='r') as f_zip:
zip_file = zip_file[:zip_file.rfind('/')]
output_dir = os.path.join(destination_dir, zip_file.replace(zip_dir[:zip_dir.rfind('/') + 1], ''))
print(output_dir)
f_zip.extractall(output_dir, pwd=b"")最後，所有工作結束時，輸出提示訊息。
print("解壓縮完成!")
input("PRESS ANYKEY TO LEAVE.")參考執行結果:
結論
事實上，若在一個自動化系統中，無論是做交易策略的，或是純粹進行資料分析的，若碰到需要額外需求，就像取得的資料是經過壓縮，取用時會需要解壓縮這樣，可能的重複工作任務，納入自動化一部份是非常值得的，何況可能還需進行檔案管理，對不同資料進行資料夾分類，指派到指定資料夾。因此，對這樣解壓縮的小任務，進行客製化，除了是一個小的編寫程式練習，也是一種實際應用。
