python教程之JSON文件数据存储的处理操作

Posted 2021-07-28 zhi_neng

JSON，全称为 javascript Object Notation, 也就是 JavaSeript 对象标记，它通过对象和数组的组合装示数据，构造简洁但是结构化程度非常高，是一种轻量级的数据交换格式。本文中，我们就来了解如何利用 Python 保存数据到 JSON 文件。

1.对象和数组
在JavaScript语言中，一切都是对象。因此，任何支持的类型都可以通过JSON来表示，例如字符串、数字、对象、数组等，但是对象和数组是比较特殊且常用的两种类型，下面简要介绍一下它们。

对象：它在JavaScript中是使用花括号{}包裹起来的内容，数据结构为{key1:value1,key2:value2,...}的键值对结构。在面向对象语言中，key为对象的属性，value为对应的值。键名可以使用整数和字符串来表示。值的类型可以是任意类型。

数组：数组在JavaScript中是用方括号[]包裹起来的内容，数据结构为["java","c++","python",...]的索引结构。在JavaScript中，数组是一种比较特殊的数据类型，它可以像对象那样使用键值对，但还是索引用的比较多。同样，值的类型可以是任意类型。

一个JSON对象可以写成如下的形式：

[{

"name":"Bob"，

"gender":"male",

"birthday: "1992-10-18"

},{

"name":"Selina",

"gender":"female",

"birthday": “1995-10-18"

}]

由中括号包围的就相当于列表类型，列表中的每一个元素可以是任意类型，这个例子中它是字典类型，由大括号包围。

 

2.读取JSON

Python 为我们提供了简单易用的 JSON 库来实现 JSON 文件的读写操作，我们可以调用 JSON库中的loads()方法将 JSON 文本字符串转为 JSON对象，可以通过 dumps()方法将 JSON 对象转为文本字符串。

举例，下面这一段JSON形式的字符串，它是str类型，我们使用Python将其转化为可操作的数据结构，如列表或者字典：

import json


str = '''
[{
    "name":"Bob",
    "gender":"male",
    "birthday":"1992-10-18"
},{
    "name":"Selina",
    "gender":"female",
    "birthday":"1995-10-18"
}]'''

print(type(str))
data = json.loads(str)
print(data)
print(type(data))

运行结果如下：
<class 'str'>
[{'name':'Bob','gender':'male','birthday':'1992-10-18'},{'name':'Selina','gender':'female','birthday':'1995-10-18'}]
<class 'list'>

这里使用loads()方法将字符串转为JSON对象。由于最外层是中括号，所以最终的类型是列表类型。这样一来，我们那么就可以用索引来获取对应的内容了。比如，如果你想获取第一个元素里的name属性，就可以使用如下的方式：

data[0]['name']

data[0].get('name')

得到的结果都是：Bob

通过中括号加 0索引，可以得到第一个字典元素，然后再调用其键名即可得到相应的键值。获取键值时由两种方法，一种是中括号加键名，另一种是通过get()方法传入键名。这里推荐使用get()方法，这样如果键名不存在，则不会报错，会返回None。另外，get()方法还可以传入第二个参数（默认值），如下：

data[0].get('age')

data[0].get('age',25)

运行结果是：None  25

这里我们尝试获取年龄age，其实在原字典中该键名不存在，此时默认会返回 None。如果传入第二个参数(即默认值)，那么在不存在的情况下返回该默认值。
值得注意的是，JSON的数据需要用双引号来包围，不能使用单引号。例如，若使用如下形式表示，则会出现错误:

import json

str = '''
[{
    'name':'Bob',
    'gender':'male',
    'birthday':'1992-10-18'
}]'''

data = json.loads(str)

运行结果如下：

json.decoder.JSONDecodeError:Expecting property name enclosed in double quotes:line 3 column 5(char 8)

这里会出现JSON解析出错的提示。这是因为这里的数据用的是单引号，而JSON字符串的表示需要用双引号，否则loads()方法会解析失败。

如果从 JSON 文本中读取内容，例如这里有一个 data.json 文本文件，其内容是刚才定义的 JSON字符串，我们可以先将文本文件内容读出，然后再利用 loads()方法转化:

import json

with open('data.json','r') as file:
    str = file.read()
    data = json.loads(str)
    print(data)

运行结果如下：
 [{'name':'Bob','gender':'male','birthday':'1992-10-18'},{'name':'Selina','gender':'female','birthday':'1995-10-18'}]

 

3.输出JSON

我们可以调用dumps()方法将JSON对象转化为字符串。例如，将上例子中的列表重新写入文本：

import json

data = [{
    'name':'Bob',
    'gender':'male',
    'birthday':'1992-10-18'
}]
with open('data.json','w') as file:
    file.write(json.dumps(data))

利用dumps()方法，我们将JSON对象转为字符串，然后再调用文件的write()方法写入文本
具体的结果如下：
[{"name":"Bob","gender":"male","birthday":"1992-10-18"}]


另外如果想保存JSON的格式，可以再加入一个参数indent，代表缩进字符个数。示例如下：
with open('data.json','w') as file:
    file.write(json.dumps(data,indent=2))
具体的结果如下：
[
    {
        "name":"Bob",
        "gender":"male",
        "birthday":"1992-10-18"
    }
]
这样得到的内容会自动带缩进，格式会更加的清晰

除此之外，如果JSON中包含中文字符，会怎么样呢？例如，我们将之前的JSON的部分值改为中文，再用之前的方法写入到文本：

import json

data = [{
    'name':'王伟',
    'gender':'男',
    'birthday':'1992-10-18'
}]
with open('data.json','w') as file:
    file.write(json.dumps(data,indent=2))

写入的结果如下：
[
    {
        "name":"\\u738b\\u4f1f",
        "gender":"\\u7537",
        "birthday":"1992-10-18"
    }
]

我们可以看到中文字符变成了Unicode字符，这并不是我们想要的结果，为了输出中文字符，
我们还需要指定ensure_ascii为False，另外还要规定文件输出的编码为utf-8:
with open('data.json','w',encoding='utf-8') as file:
    file.write(json.dumps(data,indent=2,ensure_asii=False))
这样写入的结果如下：
[
    {
        "name":"王伟",
        "gender":"男",
        "birthday":"1992-10-18"
    }
]
输出JSON为中文了。

因此，如果JSON中包含中文字符，我们需要指定ensure_ascii为False，另外还要规定文件输出的编码为utf-8。

通过以上内容，我们了解了Python进行JSON文件读写的方法，后面做数据解析的时候会经常的用到，建议大家熟练掌握。