4. 目录结构快照与差异对比

任务拆解：快照要记录什么

目录结构快照的核心是把“某一时刻的目录状态”序列化为可比较的数据。对每个文件，至少记录三项：相对路径、文件大小、最后修改时间（mtime）。目录本身也记录，但只记路径和类型，不参与“修改”判定。JSON 结构采用扁平字典，键为相对路径，值为对象，便于两次快照做集合运算。

生成快照

用 os.walk 自顶向下遍历，os.path.relpath 转相对路径，os.stat 取大小与 mtime。mtime 用 st_mtime 浮点秒，避免格式化带来的精度损失。写入时用 json.dump(..., ensure_ascii=False, indent=2, sort_keys=True)，保证同一目录两次生成的文件字节级可比。

import os, json, time

def snapshot(root):
    snap = {}
    for dirpath, dirnames, filenames in os.walk(root):
        for d in dirnames:
            p = os.path.join(dirpath, d)
            snap[os.path.relpath(p, root)] = {"type": "dir"}
        for f in filenames:
            p = os.path.join(dirpath, f)
            st = os.stat(p)
            snap[os.path.relpath(p, root)] = {
                "type": "file",
                "size": st.st_size,
                "mtime": st.st_mtime,
            }
    return snap

def save_snapshot(root, out_path):
    data = {"root": os.path.abspath(root), "time": time.time(), "entries": snapshot(root)}
    with open(out_path, "w", encoding="utf-8") as fp:
        json.dump(data, fp, ensure_ascii=False, indent=2, sort_keys=True)
    return data

差异对比逻辑

把两次快照的 entries 取出，用集合运算得到三类结果：新增 = 新键 − 旧键；删除 = 旧键 − 新键；修改 = 键相同但 size 或 mtime 不同。目录只参与新增/删除，不参与修改判定。

def diff(old, new):
    o, n = old["entries"], new["entries"]
    added   = sorted(set(n) - set(o))
    removed = sorted(set(o) - set(n))
    modified = []
    for k in sorted(set(o) & set(n)):
        a, b = o[k], n[k]
        if a["type"] != "file" or b["type"] != "file":
            continue
        if a["size"] != b["size"] or a["mtime"] != b["mtime"]:
            modified.append(k)
    return {"added": added, "removed": removed, "modified": modified}

结果判读与验证

验证方法：先对目录做一次快照存为 snap_a.json；手动新增一个文件、删除一个文件、修改一个文件内容（触发 mtime 变化）；再生成 snap_b.json；运行 diff，检查三个列表是否与手动操作一一对应。若修改列表为空，先确认文件系统 mtime 精度是否足够（部分系统为秒级，快速连续写入可能不触发变化）。

可复用检查清单