Python|【Python】数据集随机划分为训练集、测试集、验证集（图像和标签）

如下图红框处为源数据集的图片和标签样本文件夹路径，替换为你的即可

红框下面的两个路径替换为你的即可会自动生成文件夹，并在这俩个文件夹里自动生成多个文件夹为随机划分为训练集、测试集、验证集的图像和标签

如下完整程序：


import random
import shutil
import os
import logging
 
# 配置日志
logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')
 
 
def list_files_in_directory(directory):
    """
    获取指定目录下的所有文件列表
    """
    return [f for f in os.listdir(directory) if os.path.isfile(os.path.join(directory, f))]
 
 
def create_directory(directory):
    """
    创建目录，如果目录已存在则不进行任何操作
    """
    if not os.path.exists(directory):
        os.makedirs(directory)
 
 
def copy_files(file_list, source_label_path, source_img_path, target_label_path, target_img_path, sub_dir):
    """
    复制文件到目标目录
    """
    target_label_dir = os.path.join(target_label_path, sub_dir)
    target_img_dir = os.path.join(target_img_path, sub_dir)
 
    create_directory(target_label_dir)
    create_directory(target_img_dir)
 
    for label_name in file_list:
        label_file_pre = label_name.split('.')[0]
        img_file_name = f'{label_file_pre}.jpg'
 
        try:
            shutil.copyfile(os.path.join(source_label_path, label_name), os.path.join(target_label_dir, label_name))
            shutil.copyfile(os.path.join(source_img_path, img_file_name), os.path.join(target_img_dir, img_file_name))
        except FileNotFoundError as e:
            logging.error(f'文件未找到: {e}')
        except PermissionError as e:
            logging.error(f'权限不足: {e}')
        except Exception as e:
            logging.error(f'复制文件时出现错误: {e}')
 
 
def split_dataset(labels_file_path, img_file_path, target_labels_file_path, target_img_path, train_ratio, val_ratio,
                  test_ratio):
    """
    划分数据集并复制文件
    """
    if train_ratio + val_ratio + test_ratio!= 1:
        raise ValueError('训练集、验证集和测试集比例之和必须为1')
 
    label_file_list = list_files_in_directory(labels_file_path)
    random.shuffle(label_file_list)
 
    train_data_size = int(len(label_file_list) * train_ratio)
    val_data_size = int(len(label_file_list) * val_ratio)
    test_data_size = len(label_file_list) - train_data_size - val_data_size
 
    train_list = label_file_list[:train_data_size]
    val_list = label_file_list[train_data_size: train_data_size + val_data_size]
    test_list = label_file_list[train_data_size + val_data_size:]
 
    copy_files(train_list, labels_file_path, img_file_path, target_labels_file_path, target_img_path, 'train')
    copy_files(val_list, labels_file_path, img_file_path, target_labels_file_path, target_img_path, 'val')
    copy_files(test_list, labels_file_path, img_file_path, target_labels_file_path, target_img_path, 'test')
 
    logging.info('数据集划分和文件复制完成')
 
 
if __name__ == "__main__":
    labels_file_path = r'D:\lenovo\Archie\datasets\labels'
    img_file_path = r'D:\lenovo\Archie\datasets\images'
    target_labels_file_path = r'D:\lenovo\Archie\data\labels'
    target_img_path = r'D:\lenovo\Archie\data\imgs'
    train_ratio = 0.8
    val_ratio = 0.1
    test_ratio = 0.1
 
    split_dataset(labels_file_path, img_file_path, target_labels_file_path, target_img_path, train_ratio, val_ratio,
                  test_ratio)

这是一个用 Python 编写的程序，主要功能是将一个数据集按照指定的比例划分为训练集、验证集和测试集，并将相应的文件复制到目标目录中。以下是对该程序的详细解读：

导入必要的库：


import random
import shutil
import os
import logging

random：用于生成随机数，在打乱文件列表时会用到。
shutil：提供了高级的文件操作功能，如复制文件和目录。
os：提供了与操作系统交互的功能，如文件和目录操作。
logging：用于记录程序运行过程中的日志信息。

配置日志：

logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')

logging.basicConfig：配置日志的基本设置。
level=logging.INFO：设置日志级别为 INFO，这意味着程序会记录 INFO 及以上级别的日志信息（如 INFO、WARNING、ERROR 等）。
format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s'：设置日志的格式，包括时间、日志级别和日志信息。

定义函数list_files_in_directory：


def list_files_in_directory(directory):
    """
    获取指定目录下的所有文件列表
    """
    return [f for f in os.listdir(directory) if os.path.isfile(os.path.join(directory, f))]

该函数接受一个目录路径作为参数。
使用列表推导式遍历目录中的所有条目，通过os.path.isfile判断是否为文件，将所有文件添加到列表中并返回。

定义函数create_directory：


def create_directory(directory):
    """
    创建目录，如果目录已存在则不进行任何操作
    """
    if not os.path.exists(directory):
        os.makedirs(directory)

该函数接受一个目录路径作为参数。
使用os.path.exists检查目录是否存在，如果不存在，则使用os.makedirs创建目录。

定义函数copy_files：


def copy_files(file_list, source_label_path, source_img_path, target_label_path, target_img_path, sub_dir):
    """
    复制文件到目标目录
    """
    target_label_dir = os.path.join(target_label_path, sub_dir)
    target_img_dir = os.path.join(target_img_path, sub_dir)
 
    create_directory(target_label_dir)
    create_directory(target_img_dir)
 
    for label_name in file_list:
        label_file_pre = label_name.split('.')[0]
        img_file_name = f'{label_file_pre}.jpg'
 
        try:
            shutil.copyfile(os.path.join(source_label_path, label_name), os.path.join(target_label_dir, label_name))
            shutil.copyfile(os.path.join(source_img_path, img_file_name), os.path.join(target_img_dir, img_file_name))
        except FileNotFoundError as e:
            logging.error(f'文件未找到: {e}')
        except PermissionError as e:
            logging.error(f'权限不足: {e}')
        except Exception as e:
            logging.error(f'复制文件时出现错误: {e}')

该函数接受文件列表、源标签路径、源图像路径、目标标签路径、目标图像路径和子目录名称作为参数。
首先，使用os.path.join构建目标标签目录和目标图像目录的路径。
调用create_directory函数创建目标目录（如果不存在）。
遍历文件列表，提取标签文件的前缀，构建对应的图像文件名。
使用shutil.copyfile将标签文件和图像文件从源路径复制到目标路径。
使用try - except块捕获可能的异常，如文件未找到、权限不足等，并记录相应的错误日志。

定义函数split_dataset：


def split_dataset(labels_file_path, img_file_path, target_labels_file_path, target_img_path, train_ratio, val_ratio,
                  test_ratio):
    """
    划分数据集并复制文件
    """
    if train_ratio + val_ratio + test_ratio!= 1:
        raise ValueError('训练集、验证集和测试集比例之和必须为1')
 
    label_file_list = list_files_in_directory(labels_file_path)
    random.shuffle(label_file_list)
 
    train_data_size = int(len(label_file_list) * train_ratio)
    val_data_size = int(len(label_file_list) * val_ratio)
    test_data_size = len(label_file_list) - train_data_size - val_data_size
 
    train_list = label_file_list[:train_data_size]
    val_list = label_file_list[train_data_size: train_data_size + val_data_size]
    test_list = label_file_list[train_data_size + val_data_size:]
 
    copy_files(train_list, labels_file_path, img_file_path, target_labels_file_path, target_img_path, 'train')
    copy_files(val_list, labels_file_path, img_file_path, target_labels_file_path, target_img_path, 'val')
    copy_files(test_list, labels_file_path, img_file_path, target_labels_file_path, target_img_path, 'test')
 
    logging.info('数据集划分和文件复制完成')

该函数接受源标签文件路径、源图像文件路径、目标标签文件路径、目标图像文件路径、训练集比例、验证集比例和测试集比例作为参数。
首先检查训练集、验证集和测试集比例之和是否为 1，如果不是，则抛出ValueError异常。
使用list_files_in_directory获取源标签文件路径下的所有标签文件列表。
使用random.shuffle打乱文件列表的顺序。
根据比例计算训练集、验证集和测试集的文件数量。
分割文件列表为训练集、验证集和测试集的子列表。
调用copy_files函数将三个子列表中的文件分别复制到对应的目标目录中（train、val、test）。
记录 INFO 级别的日志信息，表示数据集划分和文件复制完成。

主程序部分：


if __name__ == "__main__":
    labels_file_path = r'D:\lenovo\Archie\datasets\labels'
    img_file_path = r'D:\lenovo\Archie\datasets\images'
    target_labels_file_path = r'D:\lenovo\Archie\data\labels'
    target_img_path = r'D:\lenovo\Archie\data\imgs'
    train_ratio = 0.8
    val_ratio = 0.1
    test_ratio = 0.1
 
    split_dataset(labels_file_path, img_file_path, target_labels_file_path, target_img_path, train_ratio, val_ratio,
                  test_ratio)

设置源标签文件路径、源图像文件路径、目标标签文件路径、目标图像文件路径、训练集比例、验证集比例和测试集比例。
调用split_dataset函数进行数据集划分和文件复制。

这个程序的主要目的是将一个数据集按照指定的比例划分为训练集、验证集和测试集，并将相应的文件复制到目标目录中，同时记录操作过程中的日志信息。

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