在熊猫数据框中展平嵌套的 Json

Posted 2023-02-23

【中文标题】在熊猫数据框中展平嵌套的 Json

【英文标题】：flattening nested Json in pandas data frame

【发布时间】：2019-03-18 15:09:29

【问题描述】：

我正在尝试将 json 文件加载到 pandas 数据框。 我发现有一些嵌套的json。 以下是示例 json：

'events': ['id': 142896214,
   'playerId': 37831,
   'teamId': 3157,
   'matchId': 2214569,
   'matchPeriod': '1H',
   'eventSec': 0.8935539999999946,
   'eventId': 8,
   'eventName': 'Pass',
   'subEventId': 85,
   'subEventName': 'Simple pass',
   'positions': ['x': 51, 'y': 49, 'x': 40, 'y': 53],
   'tags': ['id': 1801, 'tag': 'label': 'accurate']

我使用以下代码将 json 加载到数据帧中：

with open('EVENTS.json') as f:
    jsonstr = json.load(f)

df = pd.io.json.json_normalize(jsonstr['events'])

下面是df.head()的输出

但是我发现了两个嵌套列，比如位置和标签。

我尝试使用以下代码将其展平：

Position_data = json_normalize(data =jsonstr['events'], record_path='positions', meta = ['x','y','x','y'] )

它向我显示如下错误：

KeyError: "Try running with errors='ignore' as key 'x' is not always present"

你能告诉我如何展平位置和标签（那些有嵌套数据的）。

谢谢， 泽普

【参考方案1】：

如已接受的答案中所述，flatten_json 可能是一个不错的选择，具体取决于 JSON 的结构以及应如何展平结构。 在这种情况下，OP 希望 1 个事件的所有值都位于一行，因此 flatten_json 有效 如果想要的结果是positions 中的每个位置都有单独的行，那么pandas.json_normalize 是更好的选择。 flatten_json 的一个问题是，如果positions 有很多，那么events 中每个事件的列数可能会非常大。 如果使用flatten_json，请参阅How to flatten a nested JSON recursively, with flatten_json? 以获得更详尽的说明。

为events 中的每个dict 创建1 行

data = 'events': ['id': 142896214,
                    'playerId': 37831,
                    'teamId': 3157,
                    'matchId': 2214569,
                    'matchPeriod': '1H',
                    'eventSec': 0.8935539999999946,
                    'eventId': 8,
                    'eventName': 'Pass',
                    'subEventId': 85,
                    'subEventName': 'Simple pass',
                    'positions': ['x': 51, 'y': 49, 'x': 40, 'y': 53],
                    'tags': ['id': 1801, 'tag': 'label': 'accurate']]

创建数据框

df = pd.DataFrame.from_dict(data)
df = df['events'].apply(pd.Series)

将positions 与pd.Series 展平

df_p = df['positions'].apply(pd.Series)

df_p_0 = df_p[0].apply(pd.Series)
df_p_1 = df_p[1].apply(pd.Series)

重命名positions[0] & positions[1]：

df_p_0.columns = ['pos_0_x', 'pos_0_y']
df_p_1.columns = ['pos_1_x', 'pos_1_y']

将tags 与pd.Series 展平：

df_t = df.tags.apply(pd.Series)
df_t = df_t[0].apply(pd.Series)
df_t_t = df_t.tag.apply(pd.Series)

重命名id & label：

df_t =  df_t.rename(columns='id': 'tags_id')
df_t_t.columns = ['tags_tag_label']

将它们全部与pd.concat结合起来：

df_new = pd.concat([df, df_p_0, df_p_1, df_t.tags_id, df_t_t], axis=1)

删除旧列：

df_new = df_new.drop(['positions', 'tags'], axis=1)

为positions 中的每个位置创建一个单独的行

# normalize events
df = pd.json_normalize(data, 'events')

# explode all columns with lists of dicts
df = df.apply(lambda x: x.explode()).reset_index(drop=True)

# list of columns with dicts
cols_to_normalize = ['positions', 'tags']

# if there are keys, which will become column names, overlap with excising column names
# add the current column name as a prefix
normalized = list()
for col in cols_to_normalize:
    
    d = pd.json_normalize(df[col], sep='_')
    d.columns = [f'col_v' for v in d.columns]
    normalized.append(d.copy())

# combine df with the normalized columns
df = pd.concat([df] + normalized, axis=1).drop(columns=cols_to_normalize)

# display(df)
          id  playerId  teamId  matchId matchPeriod  eventSec  eventId eventName  subEventId subEventName  positions_x  positions_y  tags_id tags_tag_label
0  142896214     37831    3157  2214569          1H  0.893554        8      Pass          85  Simple pass           51           49     1801       accurate
1  142896214     37831    3157  2214569          1H  0.893554        8      Pass          85  Simple pass           40           53     1801       accurate

【讨论】：

亲爱的特伦顿，非常感谢您的建议。它奏效了。

【参考方案2】：

如果您正在寻找一种更通用的方法来从 json 展开多个层次结构，您可以使用 recursion 和列表推导来重塑您的数据。下面介绍了一种替代方法：

def flatten_json(nested_json, exclude=['']):
    """Flatten json object with nested keys into a single level.
        Args:
            nested_json: A nested json object.
            exclude: Keys to exclude from output.
        Returns:
            The flattened json object if successful, None otherwise.
    """
    out = 

    def flatten(x, name='', exclude=exclude):
        if type(x) is dict:
            for a in x:
                if a not in exclude: flatten(x[a], name + a + '_')
        elif type(x) is list:
            i = 0
            for a in x:
                flatten(a, name + str(i) + '_')
                i += 1
        else:
            out[name[:-1]] = x

    flatten(nested_json)
    return out

然后您可以应用到您的数据，独立于嵌套级别：

新样本数据

this_dict = 'events': [
  'id': 142896214,
   'playerId': 37831,
   'teamId': 3157,
   'matchId': 2214569,
   'matchPeriod': '1H',
   'eventSec': 0.8935539999999946,
   'eventId': 8,
   'eventName': 'Pass',
   'subEventId': 85,
   'subEventName': 'Simple pass',
   'positions': ['x': 51, 'y': 49, 'x': 40, 'y': 53],
   'tags': ['id': 1801, 'tag': 'label': 'accurate'],
 'id': 142896214,
   'playerId': 37831,
   'teamId': 3157,
   'matchId': 2214569,
   'matchPeriod': '1H',
   'eventSec': 0.8935539999999946,
   'eventId': 8,
   'eventName': 'Pass',
   'subEventId': 85,
   'subEventName': 'Simple pass',
   'positions': ['x': 51, 'y': 49, 'x': 40, 'y': 53,'x': 51, 'y': 49],
   'tags': ['id': 1801, 'tag': 'label': 'accurate']
]

用法

pd.DataFrame([flatten_json(x) for x in this_dict['events']])

Out[1]:
          id  playerId  teamId  matchId matchPeriod  eventSec  eventId  \
0  142896214     37831    3157  2214569          1H  0.893554        8   
1  142896214     37831    3157  2214569          1H  0.893554        8   

  eventName  subEventId subEventName  positions_0_x  positions_0_y  \
0      Pass          85  Simple pass             51             49   
1      Pass          85  Simple pass             51             49   

   positions_1_x  positions_1_y  tags_0_id tags_0_tag_label  positions_2_x  \
0             40             53       1801         accurate            NaN   
1             40             53       1801         accurate           51.0   

   positions_2_y  
0            NaN  
1           49.0  

请注意，这个flatten_json 代码不是我的，我在here 和here 中看到了它，但无法确定原始来源。