不間斷 Python 挑戰 Day 34 - JSON

Wei-Jie Weng
Wei-Jie Weng
2022/06/23閱讀時間約 8 分鐘
JSON的全名叫JavaScript Object Notation，是由Douglas Crockford所設計的一種資料格式，最初應用在JavaScript程式語言中，做為一種資料交換的格式，而後被廣泛運用在Web開發與NoSQL資料庫，現今已成為一種重要的資料格式，Python與許多其它的程式語言皆有支援。
Python處理JSON格式資料時須先導入內建的json模組，接著我們就可以來看JSON的資料格式，以及在Python中是如何處理資料格式的轉換，與讀寫JSON的方式。
import json

JSON資料格式

JSON有兩種資料格式：
  • 物件(object)：包含在大括號 { } 中，以「鍵(key)：值(value)」對的方式儲存資料，不同的鍵值對間以逗號「，」隔開。其中鍵是一個字串(string)，值可以是字串、數值(number)、物件(object)、陣列(array)、布林值(true/false)、或是一個空值(null)。
物件的資料結構，來源：json.org
值的種類，來源：json.org
  • 陣列(array)：包含在中括號 [ ] 中，由一系列的值(value)所組成，值與值之間以逗號「，」分隔。值可以是字串、數值(number)、物件(object)、陣列(array)、布林值(true/false)、或是一個空值(null)。
陣列的資料結構，來源：json.org

Python與JSON格式資料互換

json模組的dumps()與loads()方法可執行資料互換的功能：
  • dumps()：將Python資料轉換為JSON格式。
  • loads()：將JSON格式資料轉換為Python資料。

串列與JSON陣列互換

Python串列經過dumps()轉換成JSON陣列，在Python的資料格式為字串，再經loads()轉換回Python串列。
number_list = [2, 4, 6, 8, 10]
number_json = json.dumps(number_list)
number_list_from_json = json.loads(number_json)

print(number_json)
print(type(number_json))
print(number_list_from_json)
print(type(number_list_from_json))
執行結果：
[2, 4, 6, 8, 10]
< class 'str'>
[2, 4, 6, 8, 10]
< class 'list'>

字典與JSON物件互換

Python字典經過dumps()轉換成JSON物件，在Python的資料格式為字串，再經loads()轉換為Python字典。
password_dict = {
　　"Google": {
　　　　"url": "www.google.com",
　　　　"username": "user",
　　　　"password": "fj;sagjpwej;"
　　}
}
password_json = json.dumps(password_dict)
password_list_from_json = json.loads(password_json)

print(password_json)
print(type(password_json))
print(password_list_from_json)
print(type(password_list_from_json))
執行結果：
{"Google": {"url": "www.google.com", "username": "user", "password": "fj;sagjpwej;"}}
 < class 'str'>
{'Google': {'url': 'www.google.com', 'username': 'user', 'password': 'fj;sagjpwej;'}}
 < class 'dict'>

JSON檔案處理

json模組的dump()與load()方法可對JSON檔案進行讀寫：
  • dump()：將Python資料轉換為JSON檔案，資料將轉換為JSON格式。
  • load()：從JSON檔案中讀取資料，資料將轉換為Python格式。

Python資料轉為JSON檔案

沿用上方使用過的字典，這次我們直接將字典轉成JSON的檔案格式，副檔名是 .json。和開啟文字文件的方式一樣，需要先以open()方法開啟或創建JSON檔案，再使用dump()方法將資料寫入，其中dump()帶入的第一個參數是要儲存的Python資料，第二個參數是要存入的檔案物件。
password_dict = {
　　"Google": {
　　　　"url": "www.google.com",
　　　　"username": "user",
　　　　"password": "fj;sagjpwej;"
　　}
}

with open("password.json", "w") as password_file:
　　json.dump(password_dict, password_file)
執行後，PyCharm的Project欄位會出現剛寫入的檔案password.json，內容即是我們所儲存的字典資料。
生成password.json檔案
password.json檔案內容
若要使JSON檔案的內容更容易閱讀，可在使用dump()方法時增加indent參數，適當設定縮排的字元長度。
json.dump(password_dict, password_file, indent=4)
縮排後的password.json檔案內容

從JSON檔案讀取資料

在寫入了JSON檔案的資料後，即可用load()方法將檔案內容讀取出來。和寫入時相同，首先先以open()方法開啟JSON檔案，屬性設為讀取，接著使用load()方法取出資料，在此例中JSON資料將會轉換為字典格式。
with open("password.json", "r") as password_file:
　　password_dict_from_json_file = json.load(password_file)

print(password_dict_from_json_file)
print(type(password_dict_from_json_file))
執行結果：
{'Google': {'url': 'www.google.com', 'username': 'user', 'password': 'fj;sagjpwej;'}}
 < class 'dict'>

總結

這篇文章介紹了JSON資料的基本格式，以及Python格式資料與JSON資料的互換，並且可以讀寫JSON檔案。在下篇文章中，我們將實際應用JSON格式，改寫密碼產生器的儲存方式，並進一步增加密碼搜尋的功能，讓密碼產生器的功能更加完備。

程式範例

https://github.com/wjweng/marathon_python/tree/master/Day34
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