Python如何将数据写成json

Python轻松搞定：数据转换为JSON格式的实用指南**

在当今数据驱动的世界中,JSON（JavaScript Object Notation）因其轻量级、易读、易解析以及与语言无关的特性，已成为数据交换的事实标准，Python作为一门功能强大的编程语言，提供了内置模块来轻松处理JSON数据，本文将详细介绍如何使用Python将各种数据类型转换为JSON格式，并涵盖常见场景和注意事项。

为什么选择JSON？

在开始之前,简单回顾一下JSON为何如此流行：

轻量级：相比XML，JSON更简洁，传输效率更高。
易读易写：格式清晰，人类和机器都易于理解。
语言无关：几乎所有编程语言都支持JSON的解析和生成。
结构灵活：可以表示复杂的数据结构，如嵌套对象和数组。

Python处理JSON的利器：`json`模块

Python内置了json模块，它提供了对JSON数据编码（序列化）和解码（反序列化）的支持，我们将重点关注其中的编码（序列化）功能，即将Python对象转换为JSON字符串。

核心函数：`json.dumps()`

json.dumps()函数是“dump string”的缩写，用于将Python对象编码成JSON格式的字符串。

基本语法：

import json
json_string = json.dumps(obj, *, skipkeys=False, ensure_ascii=True, check_circular=True, allow_nan=True, cls=None, indent=None, separators=None, default=None, sort_keys=False)

常用参数：

obj: 要编码的Python对象（如字典、列表、元组、字符串、数字、布尔值、None）。
indent: 指定缩进字符串，以美化输出（使JSON更易读），通常是一个整数（表示缩进空格数）或字符串（如"\t"）。
ensure_ascii: 如果为True（默认），输出将确保所有非ASCII字符都被转义为\uXXXX序列，如果为False，则允许非ASCII字符直接输出（适用于处理中文等非英文字符）。
sort_keys: 如果为True，则输出JSON对象的键将按字母顺序排序。

示例1：将基本数据类型转换为JSON

Python的基本数据类型可以直接转换为JSON：

import json
# Python字典 -> JSON对象
python_dict = {"name": "张三", "age": 30, "city": "北京"}
json_str_dict = json.dumps(python_dict)
print("字典转JSON字符串:")
print(json_str_dict)  # 输出: {"name": "张三", "age": 30, "city": "北京"}
# Python列表 -> JSON数组
python_list = [1, 2, "hello", True, None]
json_str_list = json.dumps(python_list)
print("\n列表转JSON字符串:")
print(json_str_list)  # 输出: [1, 2, "hello", true, null]
# Python元组 -> JSON数组 (元组会被转换为列表)
python_tuple = (1, 2, 3)
json_str_tuple = json.dumps(python_tuple)
print("\n元组转JSON字符串:")
print(json_str_tuple)  # 输出: [1, 2, 3]
# Python字符串 -> JSON字符串
python_str = "Hello, Python!"
json_str_str = json.dumps(python_str)
print("\n字符串转JSON字符串:")
print(json_str_str)  # 输出: "Hello, Python!"
# Python数字 -> JSON数字
python_num = 123.45
json_str_num = json.dumps(python_num)
print("\n数字转JSON字符串:")
print(json_str_num)  # 输出: 123.45
# Python布尔值 -> JSON布尔值
python_bool = True
json_str_bool = json.dumps(python_bool)
print("\n布尔值转JSON字符串:")
print(json_str_bool)  # 输出: true
# Python None -> JSON null
python_none = None
json_str_none = json.dumps(python_none)
print("\nNone转JSON字符串:")
print(json_str_none)  # 输出: null

示例2：美化JSON输出（缩进和排序）

当需要生成易于阅读的JSON时,可以使用indent和sort_keys参数：

import json
data = {
    "name": "李四",
    "age": 25,
    "hobbies": ["reading", "traveling"],
    "address": {
        "street": "人民路123号",
        "city": "上海"
    }
}
# 不带缩进和排序
json_str_basic = json.dumps(data)
print("基本JSON输出:")
print(json_str_basic)
# 带缩进（4个空格）和键排序
json_str_pretty = json.dumps(data, indent=4, sort_keys=True, ensure_ascii=False)
print("\n美化后的JSON输出（ensure_ascii=False显示中文）:")
print(json_str_pretty)

输出：

基本JSON输出:
{"name": "李四", "age": 25, "hobbies": ["reading", "traveling"], "address": {"street": "人民路123号", "city": "上海"}}
美化后的JSON输出（ensure_ascii=False显示中文）:
{
    "address": {
        "city": "上海",
        "street": "人民路123号"
    },
    "age": 25,
    "hobbies": [
        "reading",
        "traveling"
    ],
    "name": "李四"
}

示例3：处理嵌套数据结构

JSON的强大之处在于支持嵌套对象和数组,Python的字典和列表可以完美对应：

import json
complex_data = {
    "students": [
        {"id": 1, "name": "王五", "scores": [85, 90, 78]},
        {"id": 2, "name": "赵六", "scores": [92, 88, 95]}
    ],
    "class_name": "高三(1)班"
}
json_str_complex = json.dumps(complex_data, indent=2, ensure_ascii=False)
print("嵌套数据转JSON:")
print(json_str_complex)

示例4：将JSON数据写入文件

json.dumps()生成的是字符串，如果要将数据持久化到文件，可以使用json.dump()函数（注意没有s），它直接将对象写入文件流。

import json
data_to_write = {
    "product": "智能手机",
    "price": 4999,
    "in_stock": True
}
# 写入JSON文件
with open("product.json", "w", encoding="utf-8") as f:
    json.dump(data_to_write, f, indent=4, ensure_ascii=False)
print("数据已成功写入product.json文件")

执行后,会生成一个名为product.json的文件，内容如下：

{
    "product": "智能手机",
    "price": 4999,
    "in_stock": true
}

Python对象与JSON类型的对应关系

了解Python对象与JSON类型的对应关系非常重要：

Python类型	JSON类型	说明
`dict`	object	JSON对象，键必须是字符串
`list`, `tuple`	array	JSON数组，元组会被转换为列表
`str`	string	JSON字符串
`int`, `float`	number	JSON数字
`True`	true	JSON布尔值真
`False`	false	JSON布尔值假
`None`	null	JSON空值

常见问题与注意事项

TypeError: Object of type XXX is not JSON serializable 当尝试序列化Python中不支持的基本类型以外的对象时（例如自定义类的实例、日期时间对象datetime等），会抛出此错误。 解决方案：
- default参数：提供一个函数，该函数知道如何将不可序列化的对象转换为可序列化的形式。
```
from datetime import datetime
def datetime_handler(obj):
    if isinstance(obj, datetime):
        return obj.isoformat()
    raise TypeError(f"Object of type {type(obj)} is not JSON serializable")
data_with_datetime = {"event": "会议", "time": datetime.now()}
json_str = json.dumps(data_with_datetime, default=datetime_handler, ensure_ascii=False)
print(json_str)
```
- 转换为字典：对于自定义类，可以定义一个方法返回字典表示，然后序列化该字典。
中文字符显示为\uXXXX 这是ensure_ascii=True（默认）的行为，如果希望直接显示中文字符，需要设置ensure_ascii=False，如前面的示例所示。
JSON对象键必须是字符串 Python字典的键可以是多种可哈希类型，但JSON对象的