Python写JSON

1. 介绍

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，易于阅读和编写，同时也易于解析和生成。在Python中，我们可以使用内置的json模块来处理JSON数据。

本文将详细介绍在Python中使用json模块来写JSON数据的方法和技巧。主要内容包括：

JSON的基本概念和语法
Python中的json模块简介
写入JSON数据的基本方法
复杂数据结构的写入
写JSON数组
格式化写入JSON
写入文件中

2. JSON概述

JSON是一种基于键值对的数据格式，具有以下特点：

JSON数据是纯文本，以键值对的形式组织，键和值之间用冒号’:’分隔，键值对之间用逗号’,’分隔。
键必须是字符串，值可以是字符串、数字、布尔值、数组、对象或null。
JSON数据总是以大括号'{}’表示一个对象，用于包含键值对；方括号'[]’表示一个数组，用于包含多个对象。

下面是一个JSON示例：

{
  "name": "John",
  "age": 30,
  "isEmployed": true,
  "pets": ["dog", "cat"],
  "address": {
    "street": "123 Main St",
    "city": "New York"
  }
}

3. Python的json模块

Python提供了内置的json模块，用于处理JSON数据。该模块提供了一系列函数和方法，可以将Python对象转换为JSON字符串，或者将JSON字符串解析为Python对象。

在使用json模块之前，我们需要先导入它：

import json

4. 写入JSON数据的基本方法

在Python中，我们可以使用json模块的dumps函数将Python对象转换为JSON字符串。其基本语法为：

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, **kw)

其中，obj参数为要转换的Python对象，其他参数为可选参数。常用的参数如下：

skipkeys：如果设置为True，则跳过那些包含非字符串键的字典数据；默认为False。
ensure_ascii：如果设置为False，则允许非ASCII字符存在于输出中；默认为True。
indent：如果设置为非负数，将使用该数目的空格进行缩进，以提高可读性。
separators：用于指定分隔符的字符串，如(“,”, “:”)，默认为(“,”, “:”)。

示例代码如下：

import json

data = {
    "name": "John",
    "age": 30,
    "isEmployed": True,
    "pets": ["dog", "cat"],
    "address": {
        "street": "123 Main St",
        "city": "New York"
    }
}

json_str = json.dumps(data)
print(json_str)

输出：

{"name": "John", "age": 30, "isEmployed": true, "pets": ["dog", "cat"], "address": {"street": "123 Main St", "city": "New York"}}

5. 定义复杂数据结构

我们可以在Python中定义复杂的数据结构，然后将其转换为JSON字符串。下面是一个示例，展示了如何定义类和对象，并将对象转换为JSON字符串：

import json

class Person:
    def __init__(self, name, age, isEmployed, pets):
        self.name = name
        self.age = age
        self.isEmployed = isEmployed
        self.pets = pets

class Pet:
    def __init__(self, name, species):
        self.name = name
        self.species = species

pet1 = Pet("dog", "Labrador")
pet2 = Pet("cat", "Siamese")

person = Person("John", 30, True, [pet1, pet2])

# 定义一个自定义的转换函数
def convert_to_dict(obj):
    if isinstance(obj, (Person, Pet)):
        return obj.__dict__
    raise TypeError("Object of type '%s' is not JSON serializable" % type(obj).__name__)

json_str = json.dumps(person, default=convert_to_dict, indent=4)
print(json_str)

输出：

{
    "name": "John",
    "age": 30,
    "isEmployed": true,
    "pets": [
        {
            "name": "dog",
            "species": "Labrador"
        },
        {
            "name": "cat",
            "species": "Siamese"
        }
    ]
}

在这个示例中，我们定义了两个类，Person和Pet。Person类有name、age、isEmployed和pets属性，pets属性是一个Pet对象的列表。然后我们创建了一个Person对象，并将其转换为JSON字符串。在转换过程中，我们使用了一个自定义的转换函数convert_to_dict，它将Person和Pet对象转换为字典对象。

6. 写JSON数组

JSON数组是指包含多个对象的数组，可以通过将多个对象组合在一起来创建。下面是一个示例，展示了如何写JSON数组：

import json

data = [
    {
        "name": "John",
        "age": 30,
        "isEmployed": True,
        "pets": ["dog", "cat"]
    },
    {
        "name": "Jane",
        "age": 25,
        "isEmployed": False,
        "pets": []
    }
]

json_str = json.dumps(data)
print(json_str)

输出：

[{"name": "John", "age": 30, "isEmployed": true, "pets": ["dog", "cat"]}, {"name": "Jane", "age": 25, "isEmployed": false, "pets": []}]

在这个示例中，我们定义了一个包含两个对象的列表，并将其转换为JSON字符串。这两个对象分别表示两个人的信息。

7. 格式化写入JSON

默认情况下，json.dumps函数生成的JSON字符串是紧凑的，可读性较差。如果想要将其格式化为可读性好的形式，可以使用indent参数来设置缩进空格的数量。例如，设置indent=4将生成具有适当缩进的JSON字符串。

import json

data = {
    "name": "John",
    "age": 30,
    "isEmployed": True,
    "pets": ["dog", "cat"],
    "address": {
        "street": "123 Main St",
        "city": "New York"
    }
}

json_str = json.dumps(data, indent=4)
print(json_str)

输出：

{
    "name": "John",
    "age": 30,
    "isEmployed": true,
    "pets": [
        "dog",
        "cat"
    ],
    "address": {
        "street": "123 Main St",
        "city": "New York"
    }
}

8. 写入文件中

在上述示例中，我们将JSON字符串打印到了控制台，但通常情况下，我们会将其写入文件中以便后续使用。

在Python中，我们可以使用json.dump函数将JSON数据直接写入文件。该函数的基本语法为：

json.dump(obj, fp, *, skipkeys=False, ensure_ascii=True, check_circular=True, allow_nan=True, cls=None, indent=None, separators=None, default=None, sort_keys=False, **kw)

其中，obj参数为要写入的Python对象，fp参数为文件对象。

示例代码如下：

import json

data = {
    "name": "John",
    "age": 30,
    "isEmployed": True,
    "pets": ["dog", "cat"],
    "address": {
        "street": "123 Main St",
        "city": "New York"
    }
}

with open("data.json", "w") as f:
    json.dump(data, f, indent=4)

print("数据已写入文件。")

运行上述代码后，将会在当前目录下生成一个名为data.json的文件，并将JSON数据写入其中。如果文件已存在，则会被覆盖。

这样，我们就成功地将JSON数据写入了文件中。