JSON,全称为 JavaScript Object Notation, 也就是 JavaScript 对象标记,它通过对象和数组的组合来表示数据,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。本节中,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。在面向对象的语言中,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 中是方括号
[]
包裹起来的内容,数据结构为["java", "javascript", "vb", ...]
的索引结构。在 JavaScript 中,数组是一种比较特殊的数据类型,它也可以像对象那样使用键值对,但还是索引用得多。同样,值的类型可以是任意类型。
所以,一个 JSON 对象可以写为如下形式:
1 |
[{ |
由中括号包围的就相当于列表类型,列表中的每个元素可以是任意类型,这个示例中它是字典类型,由大括号包围。
JSON 可以由以上两种形式自由组合而成,可以无限次嵌套,结构清晰,是数据交换的极佳方式。
2. 读取 JSON
Python 为我们提供了简单易用的库来实现 JSON 文件的读写操作,我们可以调用库的 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。
例如,这里有一段 JSON 形式的字符串,它是 str
类型,我们用 Python 将其转换为可操作的数据结构,如列表或字典:
1 |
import json |
运行结果如下:
1 |
<class 'str'> |
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,我们就可以用索引来获取对应的内容了。例如,如果想取第一个元素里的 name
属性,就可以使用如下方式:
1 |
data[0]['name'] |
得到的结果都是:
1 |
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。获取键值时有两种方式,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(即默认值),示例如下:
1 |
data[0].get('age') |
运行结果如下:
1 |
None |
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:
1 |
import json |
运行结果如下:
1 |
json.decoder.JSONDecodeError: Expecting property name enclosed in double quotes: line 3 column 5 (char 8) |
这里会出现 JSON 解析错误的提示。这是因为这里数据用单引号来包围,请千万注意 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. 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:
1 |
import json |
运行结果如下:
1 |
[{'name': 'Bob', 'gender': 'male', 'birthday': '1992-10-18'}, {'name': 'Selina', 'gender': 'female', 'birthday': '1995-10-18'}] |
3. 输出 JSON
另外,我们还可以调用 dumps()
方法将 JSON 对象转化为字符串。例如,将上例中的列表重新写入文本:
1 |
import json |
利用 dumps()
方法,我们可以将 JSON 对象转为字符串,然后再调用文件的 write()
方法写入文本,结果如图 5-2 所示。
图 5-2 写入结果
另外,如果想保存 JSON 的格式,可以再加一个参数 indent
,代表缩进字符个数。示例如下:
1 |
with open('data.json', 'w') as file: |
此时写入结果如图 5-3 所示。
图 5-3 写入结果
这样得到的内容会自动带缩进,格式会更加清晰。
另外,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:
1 |
import json |
写入结果如图 5-4 所示。
图 5-4 写入结果
可以看到,中文字符都变成了 Unicode 字符,这并不是我们想要的结果。
为了输出中文,还需要指定参数 ensure_ascii
为 False
,另外还要规定文件输出的编码:
1 |
with open('data.json', 'w', encoding='utf-8') as file: |
写入结果如图 5-5 所示。
图 5-5 写入结果
可以发现,这样就可以输出 JSON 为中文了。
本节中,我们了解了用 Python 进行 JSON 文件读写的方法,后面做数据解析时经常会用到,建议熟练掌握。
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