python怎么处理json数据类型

Python怎么处理JSON数据类型：从基础到实战

在数据交互的世界里，JSON（JavaScript Object Notation）以其轻量级、易读、跨语言的特性，成为前后端通信、API数据交换、配置文件存储等场景的主流格式，Python作为数据科学和Web开发的核心语言，内置了强大的JSON处理模块，让开发者能高效地解析、生成和操作JSON数据，本文将从基础概念出发，结合代码示例,系统介绍Python处理JSON数据的核心方法与实战技巧。

认识JSON：Python中的“桥梁”数据格式

JSON本质上是一种文本格式，用于表示结构化数据，其核心结构包括：

• 对象（Object）：键值对集合，类似Python的字典（dict），键为字符串，值可以是任意类型，如 {"name": "Alice", "age": 25}。
• 数组（Array）：有序值列表，类似Python的列表（list），如 ["apple", "banana", 123]。
• 值（Value）：支持字符串、数字、布尔值（true/false）、null（对应Python的None）、对象或数组。

Python的json模块（内置模块，无需安装）专门用于处理JSON数据，核心功能包括：将Python对象转换为JSON字符串（序列化）、将JSON字符串转换为Python对象（反序列化）。

核心操作：序列化与反序列化

序列化：将Python对象转为JSON字符串

当需要将Python数据（如字典、列表）通过网络传输或存储到文件时，需通过json.dumps()（dump string）将其转换为JSON格式字符串。

示例：基本序列化

import json
# Python字典
data = {
    "name": "Bob",
    "age": 30,
    "hobbies": ["reading", "coding"],
    "is_student": False
}
# 转换为JSON字符串
json_str = json.dumps(data)
print(json_str)
# 输出: {"name": "Bob", "age": 30, "hobbies": ["reading", "coding"], "is_student": false}

进阶：格式化输出（缩进、排序）
默认情况下，json.dumps()输出的JSON字符串是紧凑格式（无多余空格），若需提高可读性（如调试或配置文件），可通过indent参数添加缩进，sort_keys参数对键排序：

formatted_json = json.dumps(data, indent=4, sort_keys=True)
print(formatted_json)
# 输出（部分）：
{
    "age": 30,
    "hobbies": [
        "coding",
        "reading"
    ],
    "is_student": false,
    "name": "Bob"
}

注意：Python类型与JSON类型的映射关系
| Python类型 | JSON类型 | |------------|----------------| | dict | Object | | list/tuple | Array | | str | String | | int/float | Number | | True/False | Boolean | | None | null |

若Python对象包含不可直接序列化的类型（如datetime、自定义类），需通过default参数指定转换函数，

from datetime import datetime
def handle_datetime(obj):
    if isinstance(obj, datetime):
        return obj.isoformat()  # 转换为ISO格式字符串
    raise TypeError(f"Object of type {type(obj)} is not JSON serializable")
data_with_time = {"time": datetime.now()}
json_str = json.dumps(data_with_time, default=handle_datetime)
print(json_str)  # 输出: {"time": "2023-10-01 12:00:00.000000"}

反序列化：将JSON字符串转为Python对象

当接收到JSON格式数据（如API响应、文件内容）时，需通过json.loads()（load string）将其转换为Python原生对象（字典、列表等）。

示例：基本反序列化

json_str = '{"name": "Alice", "age": 25, "hobbies": ["painting", "hiking"]}'
# 转换为Python字典
python_obj = json.loads(json_str)
print(python_obj)
# 输出: {'name': 'Alice', 'age': 25, 'hobbies': ['painting', 'hiking']}
# 访问数据
print(python_obj["name"])  # 输出: Alice
print(python_obj["hobbies"][0])  # 输出: painting

处理JSON数组
若JSON字符串是纯数组（如'["apple", "orange", "banana"]'），反序列化后得到Python列表：

json_array = '["apple", "orange", "banana"]'
fruit_list = json.loads(json_array)
print(fruit_list)  # 输出: ['apple', 'orange', 'banana']

文件操作：直接读写JSON文件

实际开发中，JSON数据常存储在文件中（如配置文件config.json、数据集data.json）。json模块提供了json.dump()（写入文件）和json.load()（读取文件）方法，避免手动处理文件IO。

将Python对象写入JSON文件

使用json.dump()，直接将对象序列化并写入文件（无需手动调用dumps）：

data = {
    "users": [
        {"name": "Charlie", "age": 28},
        {"name": "Diana", "age": 32}
    ],
    "version": "1.0"
}
# 写入JSON文件（默认覆盖，若需追加需打开文件时指定模式）
with open("users.json", "w", encoding="utf-8") as f:
    json.dump(data, f, indent=4, ensure_ascii=False)  # ensure_ascii=False支持中文

执行后，当前目录会生成users.json为：

{
    "users": [
        {
            "name": "Charlie",
            "age": 28
        },
        {
            "name": "Diana",
            "age": 32
        }
    ],
    "version": "1.0"
}

从JSON文件读取Python对象

使用json.load()，直接从文件读取JSON内容并反序列化：

with open("users.json", "r", encoding="utf-8") as f:
    loaded_data = json.load(f)
print(loaded_data)
# 输出: {'users': [{'name': 'Charlie', 'age': 28}, {'name': 'Diana', 'age': 32}], 'version': '1.0'}
print(loaded_data["users"][0]["name"])  # 输出: Charlie

实战案例：处理API响应的JSON数据

假设我们需要调用一个天气API，获取北京市的天气信息（以JSON格式返回），并解析其中的关键数据。

模拟API响应（JSON字符串）

api_response = '''
{
    "code": 200,
    "msg": "success",
    "data": {
        "city": "北京",
        "weather": "晴",
        "temperature": 25,
        "humidity": 60,
        "forecast": [
            {"day": "周一", "temp": "26/18"},
            {"day": "周二", "temp": "27/19"}
        ]
    }
}
'''
# 反序列化为Python对象
weather_data = json.loads(api_response)
# 提取关键信息
city = weather_data["data"]["city"]
weather = weather_data["data"]["weather"]
temp = weather_data["data"]["temperature"]
forecast = weather_data["data"]["forecast"]
print(f"城市：{city}")
print(f"天气：{weather}")
print(f"温度：{temp}℃")
print("未来2天预报：")
for day_info in forecast:
    print(f"{day_info['day']}: {day_info['temp']}℃")

输出结果：

城市：北京
天气：晴
温度：25℃
未来2天预报：
周一: 26/18℃
周二: 27/19℃

常见问题与解决方案

JSON字符串中包含单引号？

json.loads()要求JSON字符串使用双引号，若遇到单引号（如"{'name': 'Eve'}"），会抛出json.JSONDecodeError，解决方法：用json.loads()前，通过replace()替换单引号为双引号（但需确保字符串结构合法）：

invalid_json = "{'name': 'Eve'}"  # 单引号，非法JSON
valid_json = invalid_json.replace("'", '"')  # 替换为双引号
data = json.loads(valid_json)
print(data)  # 输出: {'name': 'Eve'}