json、hashlib、base64

Python常用模块

一、json模块

1.json概述

json是一种基于文本，独立于语言的轻量级数据交换格式，以易于让人阅读的文字为基础，用来传输由属性值或者序列性的值组成的数据对象（键值对）。json其实就是一种文本格式，用来在不同的应用中传递数据

json字符串案例：

{"name":"志昊", "age": 18, "salary": 5000.5, "hobby": ["money", "girl"]}

特点：轻量级的文本数据交换格式，易于人类阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，Web世界当中最理想的数据交换格式

目前互联网开发前后端数据交互使用的基本都是json

2.语法规则

数据由键值对组成，键值对由逗号分隔

字符串一定要用双引号

python	json
字典	对象
列表	数组
字符串	字符串
int或float	数字
True,False	true或false
None	null

3.json模块接口（json模块API）

json.dumps(obj)         # 将python数据转化为json数据
json.loads(s)           # 将json数据转化为python数据
json.dump(obj, fp)      # 转换为json数据并保存在文件中
json.load(fp)           # 从文件中读取json，并转化为python数据
ensure_ascii			# 是否用ASCII解析
indent					# 实现缩进
# **************************************************
obj：python数据
s：json数据
fp：函数别称
ensure_ascii、indent：仅仅在python转为json数据时可使用

4.代码案例

import json

# json 格式的字符串
json_str = '{"name":"志昊", "age": 18, "salary": 5000.5, "hobby": ["money", "girl"]}'
# 需求，改掉 name对应的值，为‘zhihao’
# json字符串 -> python object
# json 字符串转换成 python中的数据类型
data = json.loads(json_str)     # 转换成字典
print(data)
print(type(data))
data['name'] = "zhihao"
data['hobby'].append('跑')
print(data['hobby'][-1])
print(data)
# python object -> json 字符串
json_str = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=4)   # 非ASCII码解析，缩进为4
print(json_str)
print(type(json_str))
**************************************************************	
{'name': '志昊', 'age': 18, 'salary': 5000.5, 'hobby': ['money', 'girl']}
<class 'dict'>
跑
{'name': 'zhihao', 'age': 18, 'salary': 5000.5, 'hobby': ['money', 'girl', '跑']}
{
    "name": "zhihao",
    "age": 18,
    "salary": 5000.5,
    "hobby": [
        "money",
        "girl",
        "跑"
    ]
}
<class 'str'>

student.json："hello world"
**************************************************************
import json

with open("student.json", "r", encoding="utf-8") as f:  # 只读方式打开
    # json_str = f.read()           # 读取数据存入json_str
    # data = json.loads(json_str)   # 将json数据转为python数据
    
    data = json.load(f)         # 将"student.json"中json数据转为python数据
    print(data)

with open("new.json", "w", encoding="utf-8") as f:     # 只写方式打开
    # 将python数据转为json数据存入json_str
    # json_str = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=4)
    # f.write(json_str)         # 将json数据写入"new.json"
    
    # 将data转为json数据并写入到"new.json"
    json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=4)
**************************************************************
hello world
student.json："hello world"
new.json："hello world"

二、hashlib

1.数据安全

数据时代，为了保证数据的安全性，防止数据泄露，往往会对数据进行加密，加密是最常用的安全保密手段，利用技术手段把重要的数据变为乱码（加密）传送，到达目的地后在用相同或者不同的手段还原（解密）

1.数据加密

• 对称加密：数据加密和解密的秘钥相同
• 非对称加密：加密和解密的秘钥不相同，公钥用于加密数据，私钥用于解密数据
• 单向加密：只能加密，不能解密（原则上，不属于加密）

2.hash

一种算法的名称，哈希，散列

它是把，任意长度的输入通过算法转变成固定长度的输出，该输出就是散列

特点：

• 不可逆：无法根据散列值来还原原来的数据

• 定长输出：无论输入的原始数据有多长，结果长度是相同的

• 抗修改性：输入的微小改变，哪怕只有一个字符，会引起结果的巨大改变

• 强碰撞性：很难找到两段内容不同的数据，使他们产生的hash值一致，几乎不可能

应用：

• 数据指纹
• 区块链
• 数据加密

2.hashlib模块的接口

提供了很多的hash算法，主要有：

1. md5
2. sha系列：sha1,sha224,sha256,sha384,sha512

api	描述
hashlib.Hash算法名(data=b”)	生成一个hash对象
hashlib.Hash算法名(data=b”)	生成一个使用该算法的hash对象
Hash对象.update(arg=None)	更新hash对象
Hash对象.digest()	返回Hash算法计算得到的值(bytes类型)
Hash对象.hexdigest()	返回Hash算法计算得到的值(str类型)

3.代码案例

# 使用hashlib
import hashlib

info = "志昊"
m = hashlib.md5(info.encode())  # 注意一定要转为二进制数
res1 = m.hexdigest()        # 散列字符串
res2 = m.digest()           # 二进制数据
print(m)
print(res1)
print(res2)
**************************************************************
<md5 HASH object @ 0x0000024B158F5E40>
157383879fd8305e1592d6c08fe8e6a8
b'\x15s\x83\x87\x9f\xd80^\x15\x92\xd6\xc0\x8f\xe8\xe6\xa8'

import hashlib

# 1.选择一种算法， 创建一个算法对象
m = hashlib.md5()
# 2. 添加数据
m.update('志'.encode())
m.update('昊'.encode())
# 3.获取散列结果
res = m.hexdigest()
print(res)
**************************************************************
157383879fd8305e1592d6c08fe8e6a8

大文件hash

one.wmv 为视频文件名
**************************************************************
# 使用hashlib  hash 大文件
import hashlib

# 1.创建算法对象
m = hashlib.md5()
# 2.读取文件
with open('one.wmv', 'rb') as f:
    for line in f:
        m.update(line)

res = m.hexdigest()
print(res)

三、base64

1.概念

base64是一种用64个字符来表示任意二进制数据的方法，将二进制数转换成字符串。

特点：

• 用来将非ASCII字符的数据转换成ASCII字符的一种方法

• 常用于对URL的编码

• 可以将不可打印的二进制数据转化为可打印的字符串

用途：

• 二进制转文本便于网络传输
• 简单加密，不可见

2.原理

1. 标准的base64编码

   首先准备一个包含64个字符的数组：

   ['A', 'B',...,'a', 'b',...'0', '1',...'9', '+', '/']

   对二进制数据进行梳理，每3个字节为一组，一共就是3*8=24位，划分成4组，每组刚好6位

   然后将6位二进制数转换成10进制数，得到4个索引，然后查表，获得相应的4个字符，就是编码后的字符串。

   如果要编码的二进制数长度不是3的倍数，最后会剩下 1，或者2个字节，就是用\x00再末尾补充

   再到编码末尾加上1到2个=号，表示补了多少个字节，解码的时候，会自动去掉。

   ‘a’

   01100001 00000000 00000000

   011000 010000 000000 000000

   24 16 0 0

   Y Q = =

2. 自定义base64编码

   其实就是改变字符串数组的字符，和顺序

3. url safe 编码

   Base64编码后的数据可能会含有 + / 两个符号，如果编码后的数据用于URL或文件的系统路径中，
   就可能导致Bug，所以base模块提供了专门编码url的方法

   它将+， / 替换成 -,_,并且去掉补齐的=

3.模块的接口

编码接受的是二进数据，返回的也是二进数据

解码接受的也是二进数据，返回的也是二进数据

api	描述
base64.b64encode(s)	对二进制数据进行base64编码
base64.b64decode(s)	对通过base64编码的数据进行解码
base64.urlsafe_b64encode(s)	对URL进行base64编码
base64.urlsafe_b64decode(s)	解码

4.代码案例

import base64

data = "a"
res1 = base64.b64encode(data.encode())   # 编码    必须传入二进制数
print(res1)
res2 = base64.b64decode(res1)   # 解码  返回的是二进制数
print(res2)
res2 = res2.decode("utf-8")     # 二进制数转为"utf-8"
# res2 = base64.b64decode(res1).decode("utf-8")   #解码
print(res2)
**************************************************************
b'YQ=='
b'a'
a

import base64

url = "https://www.python.org"
res1 = base64.urlsafe_b64encode(url.encode())   # 编码    必须传入二进制数
print(res1)
res2 = base64.urlsafe_b64decode(res1)   # 解码  返回的是二进制数
print(res2)
**************************************************************
b'aHR0cHM6Ly93d3cucHl0aG9uLm9yZw=='
b'https://www.python.org'

import base64

url = b"\xfb\xff\xbf"       # fbf可输出-_
res1 = base64.urlsafe_b64encode(url)   # 编码    必须传入二进制数
print(res1)
res2 = base64.urlsafe_b64decode(res1)   # 解码  返回的是二进制数
print(res2)
**************************************************************
b'-_-_'
b'\xfb\xff\xbf'