Python教程(二十九):JSON数据处理
liuian 2025-07-27 22:01 28 浏览
今日目标
o 理解JSON格式的特点和用途
o 掌握Python中JSON的序列化和反序列化
o 学会处理复杂的JSON数据结构
o 了解JSON在Web API中的应用
JSON简介
JSON(JavaScript Object Notation)是一种轻量级的数据交换格式,具有以下特点:
o 人类可读:格式简洁,易于理解
o 语言无关:几乎所有编程语言都支持
o 结构化:支持嵌套的数据结构
o 标准化:被广泛用于Web API和数据交换
JSON数据类型
# JSON支持的数据类型
{
"string": "Hello World",
"number": 42,
"float": 3.14,
"boolean": true,
"null": null,
"array": [1, 2, 3, "four"],
"object": {
"name": "Python",
"version": 3.9
}
}
Python中的JSON操作
1. 导入JSON模块
import json
2. JSON序列化(Python对象 → JSON字符串)
# 基本数据类型
data = {
"name": "张三",
"age": 25,
"is_student": True,
"hobbies": ["编程", "读书", "运动"],
"address": {
"city": "北京",
"district": "朝阳区"
}
}
# 转换为JSON字符串
json_string = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=2)
print(json_string)
输出:
{
"name": "张三",
"age": 25,
"is_student": true,
"hobbies": ["编程", "读书", "运动"],
"address": {
"city": "北京",
"district": "朝阳区"
}
}
3. JSON反序列化(JSON字符串 → Python对象)
# 从JSON字符串解析数据
json_data = '''
{
"name": "李四",
"age": 30,
"skills": ["Python", "JavaScript", "SQL"],
"projects": [
{"name": "电商网站", "duration": "3个月"},
{"name": "数据分析工具", "duration": "2个月"}
]
}
'''
# 解析JSON
parsed_data = json.loads(json_data)
print(f"姓名: {parsed_data['name']}")
print(f"技能: {', '.join(parsed_data['skills'])}")
print(f"项目数量: {len(parsed_data['projects'])}")
高级JSON操作
1. 自定义序列化
import json
from datetime import datetime
class User:
def __init__(self, name, age, created_at):
self.name = name
self.age = age
self.created_at = created_at
# 自定义JSON编码器
class CustomEncoder(json.JSONEncoder):
def default(self, obj):
if isinstance(obj, datetime):
return obj.isoformat()
elif isinstance(obj, User):
return {
"name": obj.name,
"age": obj.age,
"created_at": obj.created_at.isoformat()
}
return super().default(obj)
# 使用自定义编码器
user = User("王五", 28, datetime.now())
json_data = json.dumps(user, cls=CustomEncoder, ensure_ascii=False)
print(json_data)
2. 处理复杂数据结构
# 处理包含特殊字符的数据
complex_data = {
"message": "Hello\nWorld\tTab",
"special_chars": "引号\"和反斜杠\\",
"unicode": "中文和emoji "
}
# 序列化时处理特殊字符
json_string = json.dumps(complex_data, ensure_ascii=False, indent=2)
print(json_string)
# 从文件读取JSON
with open('data.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
json.dump(complex_data, f, ensure_ascii=False, indent=2)
# 从文件读取JSON
with open('data.json', 'r', encoding='utf-8') as f:
loaded_data = json.load(f)
print(loaded_data)
3. JSON验证和错误处理
def safe_json_parse(json_string):
"""安全地解析JSON字符串"""
try:
return json.loads(json_string)
except json.JSONDecodeError as e:
print(f"JSON解析错误: {e}")
return None
except Exception as e:
print(f"其他错误: {e}")
return None
# 测试错误处理
invalid_json = '{"name": "test", "age": 25,}' # 多余的逗号
result = safe_json_parse(invalid_json)
if result is None:
print("JSON解析失败")
真实应用示例
1. 配置文件管理
import json
import os
class ConfigManager:
def __init__(self, config_file="config.json"):
self.config_file = config_file
self.config = self.load_config()
def load_config(self):
"""加载配置文件"""
if os.path.exists(self.config_file):
try:
with open(self.config_file, 'r', encoding='utf-8') as f:
return json.load(f)
except json.JSONDecodeError:
print("配置文件格式错误,使用默认配置")
return self.get_default_config()
else:
return self.get_default_config()
def save_config(self):
"""保存配置文件"""
with open(self.config_file, 'w', encoding='utf-8') as f:
json.dump(self.config, f, ensure_ascii=False, indent=2)
def get_default_config(self):
"""获取默认配置"""
return {
"database": {
"host": "localhost",
"port": 5432,
"name": "myapp"
},
"api": {
"base_url": "https://api.example.com",
"timeout": 30
},
"logging": {
"level": "INFO",
"file": "app.log"
}
}
def get(self, key, default=None):
"""获取配置值"""
keys = key.split('.')
value = self.config
for k in keys:
if isinstance(value, dict) and k in value:
value = value[k]
else:
return default
return value
def set(self, key, value):
"""设置配置值"""
keys = key.split('.')
config = self.config
for k in keys[:-1]:
if k not in config:
config[k] = {}
config = config[k]
config[keys[-1]] = value
# 使用示例
config = ConfigManager()
print(f"数据库主机: {config.get('database.host')}")
print(f"API超时: {config.get('api.timeout')}")
# 修改配置
config.set('database.port', 5433)
config.save_config()
2. API数据处理
import json
import requests
class APIClient:
def __init__(self, base_url):
self.base_url = base_url
self.session = requests.Session()
def get_users(self):
"""获取用户列表"""
try:
response = self.session.get(f"{self.base_url}/users")
response.raise_for_status()
return response.json()
except requests.RequestException as e:
print(f"API请求错误: {e}")
return None
def create_user(self, user_data):
"""创建新用户"""
try:
headers = {'Content-Type': 'application/json'}
response = self.session.post(
f"{self.base_url}/users",
data=json.dumps(user_data, ensure_ascii=False),
headers=headers
)
response.raise_for_status()
return response.json()
except requests.RequestException as e:
print(f"创建用户失败: {e}")
return None
def update_user(self, user_id, user_data):
"""更新用户信息"""
try:
headers = {'Content-Type': 'application/json'}
response = self.session.put(
f"{self.base_url}/users/{user_id}",
data=json.dumps(user_data, ensure_ascii=False),
headers=headers
)
response.raise_for_status()
return response.json()
except requests.RequestException as e:
print(f"更新用户失败: {e}")
return None
# 使用示例
api_client = APIClient("https://jsonplaceholder.typicode.com")
# 获取用户列表
users = api_client.get_users()
if users:
print(f"获取到 {len(users)} 个用户")
for user in users[:3]: # 显示前3个用户
print(f"- {user['name']} ({user['email']})")
# 创建新用户
new_user = {
"name": "张三",
"email": "zhangsan@example.com",
"phone": "13800138000"
}
created_user = api_client.create_user(new_user)
if created_user:
print(f"用户创建成功,ID: {created_user.get('id')}")
3. 数据分析和处理
import json
import pandas as pd
from collections import Counter
class DataAnalyzer:
def __init__(self):
self.data = []
def load_from_json(self, file_path):
"""从JSON文件加载数据"""
try:
with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as f:
self.data = json.load(f)
print(f"成功加载 {len(self.data)} 条数据")
except Exception as e:
print(f"加载数据失败: {e}")
def analyze_sales_data(self):
"""分析销售数据"""
if not self.data:
print("没有数据可分析")
return
# 转换为DataFrame
df = pd.DataFrame(self.data)
# 基本统计
print("=== 销售数据分析 ===")
print(f"总销售额: {df['amount'].sum():.2f}")
print(f"平均订单金额: {df['amount'].mean():.2f}")
print(f"最大订单金额: {df['amount'].max():.2f}")
print(f"最小订单金额: {df['amount'].min():.2f}")
# 按产品分类统计
product_stats = df.groupby('product')['amount'].agg(['sum', 'count', 'mean'])
print("\n=== 产品统计 ===")
print(product_stats)
# 按地区统计
region_stats = df.groupby('region')['amount'].sum().sort_values(ascending=False)
print("\n=== 地区销售排名 ===")
print(region_stats)
return {
'total_sales': df['amount'].sum(),
'avg_order': df['amount'].mean(),
'product_stats': product_stats.to_dict(),
'region_stats': region_stats.to_dict()
}
def export_analysis(self, analysis_result, output_file):
"""导出分析结果"""
with open(output_file, 'w', encoding='utf-8') as f:
json.dump(analysis_result, f, ensure_ascii=False, indent=2)
print(f"分析结果已导出到: {output_file}")
# 示例数据
sample_data = [
{"product": "笔记本电脑", "amount": 5999, "region": "北京", "date": "2024-01-15"},
{"product": "手机", "amount": 3999, "region": "上海", "date": "2024-01-16"},
{"product": "平板电脑", "amount": 2999, "region": "广州", "date": "2024-01-17"},
{"product": "笔记本电脑", "amount": 5999, "region": "深圳", "date": "2024-01-18"},
{"product": "手机", "amount": 3999, "region": "北京", "date": "2024-01-19"}
]
# 保存示例数据
with open('sales_data.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
json.dump(sample_data, f, ensure_ascii=False, indent=2)
# 使用分析器
analyzer = DataAnalyzer()
analyzer.load_from_json('sales_data.json')
analysis_result = analyzer.analyze_sales_data()
analyzer.export_analysis(analysis_result, 'analysis_result.json')
最佳实践
1. 性能优化
# 使用ujson提高性能(需要安装:pip install ujson)
try:
import ujson as json
print("使用ujson进行高性能JSON处理")
except ImportError:
print("使用标准json模块")
# 大文件处理
def process_large_json(file_path):
"""处理大型JSON文件"""
with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as f:
for line in f:
try:
data = json.loads(line.strip())
yield data
except json.JSONDecodeError:
continue
# 使用示例
for item in process_large_json('large_data.json'):
# 处理每个数据项
print(f"处理: {item.get('id', 'unknown')}")
2. 数据验证
from typing import Dict, Any, Optional
import json
def validate_json_schema(data: Dict[str, Any], schema: Dict[str, Any]) -> bool:
"""简单的JSON模式验证"""
try:
for key, expected_type in schema.items():
if key not in data:
print(f"缺少必需字段: {key}")
return False
if not isinstance(data[key], expected_type):
print(f"字段 {key} 类型错误,期望 {expected_type},实际 {type(data[key])}")
return False
return True
except Exception as e:
print(f"验证过程出错: {e}")
return False
# 使用示例
user_schema = {
"name": str,
"age": int,
"email": str,
"is_active": bool
}
test_user = {
"name": "张三",
"age": 25,
"email": "zhangsan@example.com",
"is_active": True
}
if validate_json_schema(test_user, user_schema):
print("用户数据验证通过")
else:
print("用户数据验证失败")
今日总结
今天我们学习了JSON数据处理的核心知识:
1. JSON格式特点:轻量级、人类可读、语言无关的数据交换格式
2. 序列化和反序列化:使用json.dumps()和json.loads()进行数据转换
3. 高级操作:自定义编码器、错误处理、文件操作
4. 真实应用:配置文件管理、API数据处理、数据分析
5. 最佳实践:性能优化、数据验证、大文件处理
JSON是现代软件开发中最重要的数据交换格式之一,掌握JSON处理对于Web开发、API集成、数据存储等场景都至关重要。
相关推荐
- 赶紧收藏!编程python基础知识,本文给你全部整理好了
-
想一起学习编程Python的同学,趁我粉丝少,可以留言、私信领编程资料~Python基础入门既然学习Python,那么至少得了解下这门编程语言,知道Python代码执行过程吧。Python的历...
- 创建绩效改进计划 (PIP) 的6个步骤
-
每个经理都必须与未能达到期望的员工抗衡,也许他们的表现下降了,他们被分配了新的任务并且无法处理它们,或者他们处理了自己的任务,但他们的行为对他人造成了破坏。许多公司转向警告系统,然后在这些情况下终止。...
- PI3K/AKT信号通路全解析:核心分子、上游激活与下游效应分子
-
PI3K/AKT/mTOR(PAM)信号通路是真核细胞中高度保守的信号转导网络,作用于促进细胞存活、生长和细胞周期进程。PAM轴上生长因子向转录因子的信号传导受到与其他多条信号通路的多重交叉相互作用的...
- 互联网公司要求签PIP,裁员连N+1都没了?
-
2021年刚画上句号,令无数互联网公司从业者闻风丧胆的绩效公布时间就到了,脉脉上已然炸了锅。阿里3.25、腾讯二星、百度四挡、美团绩效C,虽然名称五花八门,实际上都代表了差绩效。拿到差绩效,非但不能晋...
- Python自动化办公应用学习笔记3—— pip工具安装
-
3.1pip工具安装最常用且最高效的Python第三方库安装方式是采用pip工具安装。pip是Python包管理工具,提供了对Python包的查找、下载、安装、卸载的功能。pip是Python官方提...
- 单片机都是相通的_单片机是串行还是并行
-
作为一个七年的从业者,单片机对于我个人而言它是一种可编程的器件,现在长见到的电子产品中几乎都有单片机的身影,它们是以单片机为核心,根据不同的功能需求,搭建不同的电路,从8位的单片机到32位的单片机,甚...
- STM32F0单片机快速入门八 聊聊 Coolie DMA
-
1.苦力DMA世上本没有路,走的人多了,便成了路。世上本没有DMA,需要搬运的数据多了,便有了DMA。大多数同学应该没有在项目中用过这个东西,因为一般情况下也真不需要这个东西。在早期的单片机中...
- 放弃51单片机,直接学习STM32开发可能会面临的问题
-
学习51单片机并非仅仅是为了学习51本身,而是通过它学习一种方法,即如何仅仅依靠Datasheet和例程来学习一种新的芯片。51单片机相对较简单,是这个过程中最容易上手的选择,而AVR单片机则更为复杂...
- STM32串口通信基本原理_stm32串口原理图
-
通信接口背景知识设备之间通信的方式一般情况下,设备之间的通信方式可以分成并行通信和串行通信两种。并行与串行通信的区别如下表所示。串行通信的分类1、按照数据传送方向,分为:单工:数据传输只支持数据在一个...
- 单片机的程序有多大?_单片机的程序有多大内存
-
之前一直很奇怪一个问题,每次写好单片机程序之后,用烧录软件进行烧录时,能看到烧录文件也就是hex的文件大小:我用的单片机芯片是STM32F103C8T6,程序储存器(flash)只有64K。从...
- 解析STM32单片机定时器编码器模式及其应用场景
-
本文将对STM32单片机定时器编码器模式进行详细解析,包括介绍不同的编码器模式、各自的优缺点以及相同点和不同点的应用场景。通过阅读本文,读者将对STM32单片机定时器编码器模式有全面的了解。一、引言...
- 两STM32单片机串口通讯实验_两个32单片机间串口通信
-
一、实验思路连接两个STM32单片机的串口引脚,单片机A进行发送,单片机B进行接收。单片机B根据接收到单片机A的指令来点亮或熄灭板载LED灯,通过实验现象来验证是否通讯成功。二、实验器材两套STM32...
- 基于单片机的智能考勤机设计_基于51单片机的指纹考勤机
-
一、设计背景随着科技水平的不断发展,在这么一个信息化的时代,智能化信息处理已是提高效率、规范管理和客观审查的最有效途径。近几年来,国内很多公司都在加强对企业人员的管理,考勤作为企业的基础管理,是公司...
- STM32单片机详细教学(二):STM32系列单片机的介绍
-
大家好,今天给大家介绍STM32系列单片机,文章末尾附有本毕业设计的论文和源码的获取方式,可进群免费领取。前言STM32系列芯片是为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARMCortexM...
- STM32单片机的 Hard-Fault 硬件错误问题追踪与分析
-
有过单片机开发经验的人应该都会遇到过硬件错误(Hard-Fault)的问题,对于这样的问题,有些问题比较容易查找,有些就查找起来很麻烦,甚至可能很久都找不到问题到底是出在哪里。特别是有时候出现一次,后...
- 一周热门
-
-
【验证码逆向专栏】vaptcha 手势验证码逆向分析
-
Python实现人事自动打卡,再也不会被批评
-
Psutil + Flask + Pyecharts + Bootstrap 开发动态可视化系统监控
-
一个解决支持HTML/CSS/JS网页转PDF(高质量)的终极解决方案
-
再见Swagger UI 国人开源了一款超好用的 API 文档生成框架,真香
-
网页转成pdf文件的经验分享 网页转成pdf文件的经验分享怎么弄
-
C++ std::vector 简介
-
飞牛OS入门安装遇到问题,如何解决?
-
系统C盘清理:微信PC端文件清理,扩大C盘可用空间步骤
-
10款高性能NAS丨双十一必看,轻松搞定虚拟机、Docker、软路由
-
- 最近发表
- 标签列表
-
- python判断字典是否为空 (50)
- crontab每周一执行 (48)
- aes和des区别 (43)
- bash脚本和shell脚本的区别 (35)
- canvas库 (33)
- dataframe筛选满足条件的行 (35)
- gitlab日志 (33)
- lua xpcall (36)
- blob转json (33)
- python判断是否在列表中 (34)
- python html转pdf (36)
- 安装指定版本npm (37)
- idea搜索jar包内容 (33)
- css鼠标悬停出现隐藏的文字 (34)
- linux nacos启动命令 (33)
- gitlab 日志 (36)
- adb pull (37)
- python判断元素在不在列表里 (34)
- python 字典删除元素 (34)
- vscode切换git分支 (35)
- python bytes转16进制 (35)
- grep前后几行 (34)
- hashmap转list (35)
- c++ 字符串查找 (35)
- mysql刷新权限 (34)