用json模块轻松实现Python数据转换

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JSON 基础三连击

1. 字符串 ↔ Python 对象

import json
# JSON字符串 → Python对象
data = json.loads('{"name": "小明", "age": 18}')
print(data["name"]) # → 小明

# Python对象 → JSON字符串
json_str = json.dumps({"name": "小红", "age": 16})
print(json_str) # → {"name": "小红", "age": 16}

• json.loads()的’s’代表string！这就好比在数据的 “翻译” 过程中，loads专门负责把JSON格式的字符串 “翻译” 成Python 能识别的对象；与之相对，dumps则把Python对象“翻译”成JSON字符串。

2. 文件 ↔ Python 对象

# 读取JSON文件
with open("data.json", encoding="utf-8") as f:
   data = json.load(f)

# 写入JSON文件
with open("output.json", "w", encoding="utf-8") as f:
   json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=2)

• 在 JSON 文件的处理过程中，json.load与json.dump就像一对默契的搬运工，前者将文件中的JSON 数据搬进Python 程序，后者则把Python对象数据搬运到文件中存储。

3.json数据和python数据类型对照表

• json字符串和python数据转换的对照表如下
  

六大实战案例

案例 1：处理 API 响应

import requests
response = requests.get("https://api.example.com/data")
data = response.json() # 直接获取Python对象
print(data["results"][0])

• 当我们从 API 获取数据时，response.json()就像一把万能钥匙，轻松将 API 返回的 JSON 数据转换成 Python 对象，方便我们进一步处理数据。

案例 2：自定义对象序列化

class User:
  def __init__(self, name, age):
   self.name = name
   self.age = age

# 自定义编码器
  def user_encoder(obj):
      if isinstance(obj, User):
          return {"name": obj.name, "age": obj.age}
      raise TypeError

user = User("小明", 18)
json_str = json.dumps(user, default=user_encoder)

• 在处理自定义类对象时，默认的 JSON 序列化方法会 “不知所措”。
• 这时，我们自定义的user_encoder函数就像一位 “特殊翻译”，指导json.dumps如何将User对象转换成 JSON 格式，让数据能顺利在不同场景中流转。

案例 3：处理复杂数据类型

from datetime import datetime
from decimal import Decimal
import json
data = {
 "time": datetime.now(),
 "price": Decimal("99.99")
}

# 自定义序列化
def custom_encoder(obj):
    if isinstance(obj, datetime):
        return obj.isoformat()
    if isinstance(obj, Decimal):
        return float(obj)
    raise TypeError

json_str = json.dumps(data, default=custom_encoder)
print(json_str)

• datetime和Decimal这类复杂数据类型，无法被 JSON 直接处理。
• 通过自定义的custom_encoder，我们将datetime对象转换成 ISO 格式字符串，将Decimal对象转换成float类型，从而突破 JSON 序列化的限制，让数据准确无误地进行转换和存储。

案例 4：多文件数据整合

import json

file_list = ["file1.json", "file2.json", "file3.json"]
combined_data = []
for file in file_list:
    with open(file, encoding="utf-8") as f:
        data = json.load(f)
        combined_data.extend(data)
with open("combined.json", "w", encoding="utf-8") as f:
    json.dump(combined_data, f, ensure_ascii=False, indent=2)

• 在项目开发中，常常需要整合多个 JSON 文件的数据。
• 这段代码通过循环读取多个文件，将数据合并到一个列表中，再将整合后的数据写入新的 JSON 文件，实现了数据的高效汇总与管理。

案例 5：数据过滤与清洗

with open("raw_data.json", encoding="utf-8") as f:
    data = json.load(f)
    filtered_data = [item for item in data if item["status"] == "active"]

with open("filtered_data.json", "w", encoding="utf-8") as f:
    json.dump(filtered_data, f, ensure_ascii=False, indent=2)

• 当数据量庞大且包含无效或错误信息时，数据过滤与清洗至关重要。
• 此代码从原始 JSON 数据中筛选出状态为 “active” 的条目，去除无效数据，生成更精准、可用的数据集，为后续分析和应用提供保障。

案例 6：实时数据更新

with open("data.json", "r+", encoding="utf-8") as f:
    data = json.load(f)
    data["count"] = data.get("count", 0) + 1
    f.seek(0)
    json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=2)
    f.truncate()

• 在一些需要实时记录数据变化的场景，如计数器、日志记录等，这段代码实现了对 JSON 文件数据的实时更新。
• 通过读取文件数据、修改数据、再写回文件的操作，确保数据的时效性和准确性。

血泪陷阱

1.编码问题

# 错误示范
json.dumps({"name": "小明"}) # → {"name": "\u5c0f\u660e"}
# 正确做法
json.dumps({"name": "小明"}, ensure_ascii=False)

• 默认情况下，json.dumps会将非 ASCII 字符转义为 Unicode 编码。
• 添加ensure_ascii=False参数，就可以让中文字符正常显示，避免乱码问题，确保数据在传输和展示过程中的准确性。

2.循环引用

data = {"a": 1}
data["b"] = data # 循环引用
# 错误示范
json.dumps(data) # ❌ ValueError

# 解决方案
from json import JSONEncoder
class MyEncoder(JSONEncoder):
    def default(self, obj):
         # 处理循环引用
         return str(obj)

• 当数据结构中存在循环引1用时，json.dumps会抛出ValueError。
• 通过自定义JSONEncoder，我们可以对循环引用的对象进行特殊处理，如将其转换成字符串，从而避免程序崩溃。

3.日期时间处理

# 错误示范
json.dumps({"time": datetime.now()}) # ❌ TypeError

# 正确做法
json.dumps({"time": datetime.now().isoformat()})

• 由于 JSON 本身不支持datetime类型，直接对包含datetime对象的数据进行序列化会导致TypeError。
• 将datetime对象转换成 ISO 格式字符串，是一种简单有效的解决方案，确保日期时间数据能顺利进行 JSON 转换。

工具箱

json.dump和json.dumps函数的参数介绍

• 这两个函数的一些参数配置可使转换后的json数据更美观更容易阅读

默认的参数如下：

skipkeys=False, ensure_ascii=True, check_circular=True,
allow_nan=True, cls=None, indent=None, separators=None,
default=None, sort_keys=False

①.sort_keys参数（排序）

• 如果传入sort_keys为True，转换为json时讲按照传入的字典进行排序。

python_dictinfo = { 'name': 'lili', 'age': 20}
json_data = json.dumps(python_dictinfo,sort_keys=True)
print(f'转换后的json数据： {json_data}')

#打印排序后的结果 
转换后的json数据： {"age": 20, "name": "lili"}

②.indent参数（美化输出）

• indent传入的是非负整数，则JSON数组元素和对象成员将使用该缩进进行漂亮的打印

python_dictinfo = {"name":"lili","age":20.00,"address":["china","js","nj"],"man":True,"woman":False,"money":None}
json_data = json.dumps(python_dictinfo,indent=4)
print(f'转换后的json数据： {json_data}')

转换后的json数据： 
{
"name": "lili",
"age": 20.0,
"address": [
       "china",
       "js",
       "nj"
           ],
"man": true,
"woman": false,
"money": null
}

③.separators参数

• 表示“分隔符”，默认值为(‘,’,‘:’)，如果指定为其他的元组，比如(‘a’,‘b’)，意味着原来的逗号会被替换为a，原来的冒号会被替换为b，并去掉后面的空格。

python_dictinfo = python_dictinfo = { 'name': 'lili', 'age': 20}
json_data = json.dumps(python_dictinfo,separators=('a','b'))
print(f'转换后的json数据： {json_data}')

#打印结果
转换后的json数据： {"name"b"lili"a"age"b20}

④.skipkeys参数

• 默认值是False，如果“skipkeys”为True，则非python基本数据类型的“dict”键
  （“str”、“int”、“float”、“bool”、“None”），将被跳过而不会引发“TypeError”。

#定义一个元组的键
python_dictinfo = {'name': 'lili', 'age': 20, ('china', 'js', 'nj'): None}
json_data = json.dumps(python_dictinfo)
print(f'转换后的json数据： {json_data}')

#执行后报错
TypeError: keys must be str, int, float, bool or None, not tuple

添加参数skipkeys=True 
json_data = json.dumps(python_dictinfo,skipkeys=True)
print(f'转换后的json数据： {json_data}')
#打印结果 会忽略掉元组键值
转换后的json数据： {"name": "lili", "age": 20}

⑤.ensure_ascii参数（支持中文）

• 默认值True，输出ASCLL码，如果配置为False,可以输出中文。

python_dictinfo = {'name': '王磊', 'age': 20 }
json_data = json.dumps(python_dictinfo)
print(f'转换后的json数据： {json_data}')
#结果如下
转换后的json数据： {"name": "\u738b\u78ca", "age": 20}

• 配置为False后可打印中文

json_data = json.dumps(python_dictinfo,ensure_ascii=False)
print(f'转换后的json数据： {json_data}')
#结果如下
转换后的json数据： {"name": "王磊", "age":20}

⑥.check_circular参数

• 如果check_circular为false，则跳过对容器类型的循环引用检查，循环引用将导致溢出错误(或更糟的情况)。

⑦.allow_nan参数

• 默认为True，序列化超出范围的浮点值(nan、inf、-inf)转为json格式 (nan、Infinity、-Infinity)。如果为False，则执行时会报错。

python_dictinfo = {'name': 'lili', 'age': float('inf')}
json_data = json.dumps(python_dictinfo,allow_nan=False)
# allow_nan=False 则执行时会报错
ValueError: Out of range float values are not JSON compliant: inf

总结

• 最后希望你编程学习上不急不躁,按照计划有条不紊推进,把任何一件事做到极致,都是不容易的,加油,努力！相信自己！

文末福利

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