Python 中的 JSON 处理

Python 中的 JSON 处理

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。Python 提供了内置的 json 模块，用于处理 JSON 数据。通过 json 模块，你可以将 Python 对象转换为 JSON 字符串（序列化），以及将 JSON 字符串转换为 Python 对象（反序列化）。

基本概念

1. 序列化（Serialization）：将 Python 对象转换为 JSON 字符串。
2. 反序列化（Deserialization）：将 JSON 字符串转换为 Python 对象。
3. Python 对象与 JSON 数据的对应关系：
   • dict 对应 JSON 对象（{}）
   • list 和 tuple 对应 JSON 数组（[]）
   • str 对应 JSON 字符串（""）
   • int、float 和 bool 对应 JSON 数字和布尔值
   • None 对应 JSON null

示例讲解

让我们通过一些具体的例子来理解 json 模块的用法。

示例1：序列化 Python 对象为 JSON 字符串

import json

# Python 对象
data = {
    "name": "Alice",
    "age": 30,
    "is_student": False,
    "courses": ["Math", "Science"],
    "address": {
        "street": "123 Main St",
        "city": "Anytown"
    }
}

# 序列化为 JSON 字符串
json_str = json.dumps(data)
print(json_str)

在这个例子中，我们使用 json.dumps 方法将一个 Python 字典对象序列化为 JSON 字符串。

示例2：反序列化 JSON 字符串为 Python 对象

import json

# JSON 字符串
json_str = '{"name": "Alice", "age": 30, "is_student": false, "courses": ["Math", "Science"], "address": {"street": "123 Main St", "city": "Anytown"}}'

# 反序列化为 Python 对象
data = json.loads(json_str)
print(data)

在这个例子中，我们使用 json.loads 方法将一个 JSON 字符串反序列化为 Python 字典对象。

示例3：处理 JSON 文件

你可以使用 json 模块来读取和写入 JSON 文件。

import json

# 写入 JSON 文件
data = {
    "name": "Alice",
    "age": 30,
    "is_student": False,
    "courses": ["Math", "Science"],
    "address": {
        "street": "123 Main St",
        "city": "Anytown"
    }
}

with open('data.json', 'w') as f:
    json.dump(data, f)

# 读取 JSON 文件
with open('data.json', 'r') as f:
    data = json.load(f)

print(data)

在这个例子中，我们使用 json.dump 方法将 Python 对象写入 JSON 文件，并使用 json.load 方法从 JSON 文件中读取 Python 对象。

拓展内容

json 模块还提供了一些高级功能，例如：

• 自定义序列化和反序列化：通过 default 参数和 object_hook 参数来自定义序列化和反序列化的行为。
• 排序和缩进：通过 sort_keys 和 indent 参数来控制 JSON 字符串的格式。

下面是一个自定义序列化和反序列化的示例：

import json

# 自定义序列化
def custom_serializer(obj):
    if isinstance(obj, complex):
        return {"__complex__": True, "real": obj.real, "imag": obj.imag}
    raise TypeError(f"Object of type {obj.__class__.__name__} is not JSON serializable")

# 自定义反序列化
def custom_deserializer(dct):
    if "__complex__" in dct:
        return complex(dct["real"], dct["imag"])
    return dct

# 使用自定义序列化和反序列化
data = {
    "name": "Alice",
    "age": 30,
    "is_student": False,
    "courses": ["Math", "Science"],
    "address": {
        "street": "123 Main St",
        "city": "Anytown"
    },
    "complex_number": complex(3, 4)
}

# 序列化为 JSON 字符串
json_str = json.dumps(data, default=custom_serializer)
print(json_str)

# 反序列化为 Python 对象
data = json.loads(json_str, object_hook=custom_deserializer)
print(data)

在这个例子中，我们通过 default 参数和 object_hook 参数自定义了序列化和反序列化的行为，使得 complex 类型的对象可以被正确处理。