python学习-处理JSON数据

python学习-处理JSON数据

本文介绍 Python 中如何处理 JSON 格式数据，包括 JSON 的基本结构和数据类型，Python 和 JSON 数据的互转和处理，以及文件读写等操作。

供自己以后查漏补缺，也欢迎同道朋友交流学习。

引言

之前介绍过 CSV 这种表格类型数据，但在很多时候我们还会处理字典类型数据，尤其是 JSON 格式的数据，这也是我们前端最熟悉的一种格式了。

下面我们学习下 Python 中如何处理 JSON 格式数据，包括 JSON 的基本结构和数据类型，Python 和 JSON 数据的互转和处理，以及文件读写等操作。

JSON简介

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。

它基于 JavaScript 的一个子集，但是 JSON 是独立于语言的文本格式，许多编程语言都支持 JSON 格式的数据交换。

基本结构和数据类型

• 对象：JSON 对象是一个无序的键值对集合，类似于 Python 中的字典。它由花括号 {} 包围，键值对之间用逗号 , 分隔。
• 数组：JSON 数组是值的有序集合，类似于Python中的列表。它由方括号 [] 包围，值之间用逗号 , 分隔。
• 字符串：JSON 中的字符串必须用双引号 " 括起来，可以包含字母、数字、特殊字符等。
• 数字：JSON 中的数字表示为标准的浮点数或整数。
• 布尔值：JSON 中的布尔值只有两个：true 和 false。
• null：JSON 中的 null 表示一个空值或无值。

JSON的语法规则

• 双引号：JSON中的字符串和键必须用双引号 " 括起来。
• 逗号分隔：对象中的键值对和数组中的值必须用逗号 , 分隔。
• 花括号和方括号：对象用花括号 {} 表示，数组用方括号 [] 表示。
• 转义字符：特殊字符如引号、反斜杠等需要使用反斜杠 \ 进行转义。
• 空白字符：JSON中允许使用空白字符（空格、制表符、换行符）来增加可读性，但它们不影响JSON的解析。

Python中JSON模块介绍

序列化（编码）

将 Python 对象转换成 JSON 字符串

• json.dumps()：将 Python 对象序列化成 JSON 格式的字符串。
• json.dump()：将 Python 对象直接序列化并写入到一个文件中。

反序列化（解码）

将 JSON 字符串转换成 Python 对象

• json.loads()：将 JSON 格式的字符串反序列化成 Python 对象。
• json.load()：从文件中读取 JSON 格式的数据，并将其反序列化成 Python 对象。

处理JSON数据

• json.JSONEncoder：定制 JSON 编码器，允许你控制如何将 Python 对象转换成 JSON。
• json.JSONDecoder：定制 JSON 解码器，允许你控制如何将 JSON 字符串解析成 Python 对象。

异常处理

• json.JSONDecodeError：当 JSON 解码过程中遇到错误时抛出的异常。

Python转成JSON

使用 json.dumps() 方法，是将 Python 对象转换成 JSON 格式字符串的常用方法。

import json

# 定义一个字典
data = {
  "name": "张三",
  "age": 25,
  "city": "北京",
  "hobbies": ["篮球", "足球", "游泳"],
  "is_student": True,
}

# 将字典转换为JSON
print(json.dumps(data, ensure_ascii=False))
# 输出：{"name": "张三", "age": 25, "city": "北京", "hobbies": ["篮球", "足球", "游泳"], "is_student": true}

# 将列表转为JSON（元组也是一样的效果）
print(json.dumps(data.get("hobbies"), ensure_ascii=False))
# 输出：["篮球", "足球", "游泳"]

# 将字符串转为JSON
print(json.dumps(data.get("name"), ensure_ascii=False))
# 输出："张三"

# 将数字转为JSON（整型和浮点型是一样效果）
print(json.dumps(data.get("age")))
# 输出：25

# 将布尔值转为JSON
print(json.dumps(data.get("is_student")))
# 输出：true

# 将None转为JSON
print(json.dumps(None))
# 输出：null

json.dumps()的参数

参数	描述
skipkeys	默认为 False。如果为 True，则 dict 的键为非字符串类型时不抛出 TypeError，而是跳过该键值对。
ensure_ascii	默认为 True。如果为 False，则输出的字符串可以包含非 ASCII 字符。
check_circular	默认为 True。如果为 True，则会检查对象中是否存在循环引用，并在存在时抛出 ValueError。
allow_nan	默认为 True。如果为 True，则 NaN 和 Infinity 会被序列化为它们的字符串表示。
cls	指定一个自定义的 JSONEncoder 子类来处理编码。
indent	用于美化输出的整数或字符串。如果为 None，则输出的字符串不会格式化。如果为非负整数，则每个层级缩进该数量的空格。如果为字符串，则使用该字符串进行缩进。
separators	用于指定分隔符的元组。默认为(',', ': ')，可以设置为(',', ':')来减少输出的空格。
default	一个函数，用于处理无法被直接序列化的类型。
sort_keys	默认为 False。如果为True，则会按照键的字典序排序后输出。

JSON转成Python

使用 json.loads() 方法将 JSON 格式的字符串反序列化为 Python 对象。

import json

json_str = '{"name": "张三", "age": 25, "city": "北京"}'
# 转成Python字典
data = json.loads(json_str)
# 输出字典
print(data)
# 输出：{'name': '张三', 'age': 25, 'city': '北京'}

# 转换为Python列表
json_string = '[1, 2, 3, "Python"]'
python_list = json.loads(json_string)
print(python_list)  
# 输出：[1, 2, 3, 'Python']

# 转换为Python字符串
json_string = '"Hello, World!"'
python_string = json.loads(json_string)
print(python_string)  
# 输出：Hello, World!

# 转换为Python整数或浮点数
json_string = '100'
python_int = json.loads(json_string)
print(python_int)  
# 输出：100

json_string = '3.14'
python_float = json.loads(json_string)
print(python_float)  
# 输出：3.14

# 转换为Python布尔值
json_string = 'true'
python_bool = json.loads(json_string)
print(python_bool)  
# 输出：True

json_string = 'false'
python_bool = json.loads(json_string)
print(python_bool)  
# 输出：False

# 转换为Python的None
json_string = 'null'
python_none = json.loads(json_string)
print(python_none)  
# 输出：None

json.loads()的参数

参数	描述
cls	指定一个自定义的 JSONDecoder 子类来处理解码。
object_hook	一个可调用的函数，用于转换解码后的对象。该函数的参数是一个字典，返回值也会被用作最终的解码结果。
parse_float	一个函数，用于解析 JSON数字。默认情况下，会将数字解析为 Python 的 int 或 float。
parse_int	一个函数，用于解析 JSON整数。默认情况下，会将整数解析为 Python 的 int。
strict	默认为 True。如果为 False，则允许一些非标准的 JSON 编码，例如单引号包围的字符串。
object_pairs_hook	一个可调用的函数，用于处理 JSON 对象中的键值对列表。该函数的参数是一个键值对列表，返回值会被用作最终的解码结果。

写入JSON文件

使用 json.dump() 方法将 Python 对象写入文件。

import json

# 定义一个字典
data = {
  "name": "张三",
  "age": 25,
  "city": "北京",
  "hobbies": ["篮球", "足球", "游泳"],
  "is_student": True,
}

with open('json-1.json', 'w') as file:
  json.dump(data, file, ensure_ascii=False, indent=4)

读取JSON文件

使用 json.load() 方法从文件中读取 JSON 数据。

import json

with open('json-1.json', 'r') as file:
  data = json.load(file)
  print(data)
  # 输出：{'name': '张三', 'age': 25, 'city': '北京', 'hobbies': ['篮球', '足球', '游泳'], 'is_student': True}

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