Python JSON: Encoding, Decoding und Datei-Handling – Ein praktischer Leitfaden

Python JSON: Encoding, Decoding und Datei-Handling – Ein praktischer Leitfaden

Was ist JSON in Python?

JSON – kurz für JavaScript Object Notation – ist das am weitesten verbreitete textbasierte Datenaustauschformat. In Python ordnet es sich direkt nativen Datenstrukturen zu: Objekte werden zu dicts, Arrays zu lists, Strings, Zahlen, Booleans und null übersetzen sich zu str, int/float, bool und None. Das json-Modul in der Standardbibliothek handhabt alle Konvertierungen.

JSON-Bibliothek in Python

Importieren Sie das Modul einmal in Ihrem Skript:

import json

Das Modul bietet vier Kernmethoden:

Python zu JSON (Encoding)

Encoding ist der Prozess der Konvertierung von Python-Datentypen in JSON. Das Standard-Mapping ist unten gezeigt:

Beispiel mit json.dumps():

import json

x = {
    "name": "Ken",
    "age": 45,
    "married": True,
    "children": ("Alice", "Bob"),
    "pets": ["Dog"],
    "cars": [
        {"model": "Audi A1", "mpg": 15.1},
        {"model": "Zeep Compass", "mpg": 18.1}
    ]
}

# Pretty-Print mit sortierten Keys
sortierter_string = json.dumps(x, indent=4, sort_keys=True)
print(sortierter_string)

Ausgabe:

{
    "age": 45,
    "cars": [
        {
            "model": "Audi A1",
            "mpg": 15.1
        },
        {
            "model": "Zeep Compass",
            "mpg": 18.1
        }
    ],
    "children": [
        "Alice",
        "Bob"
    ],
    "married": true,
    "name": "Ken",
    "pets": [
        "Dog"
    ]
}

Einen JSON-Objekt in eine Datei zu schreiben ist mit json.dump() unkompliziert:

with open('json_datei.json', 'w') as datei_schreiben:
    json.dump(x, datei_schreiben, indent=4, sort_keys=True)

Nach Ausführung des Skripts enthält json_datei.json die serialisierten Daten.

JSON zu Python (Decoding)

Decoding kehrt das Mapping um und wandelt einen JSON-String oder eine Datei zurück in native Python-Objekte. Die Konvertierungstabelle spiegelt die Encoding-Tabelle wider:

Beispiel mit json.loads():

import json

personen_daten = '{"person": {"name": "Kenn", "sex": "male", "age": 28}}'
obj = json.loads(personen_daten)
print(obj)
print(type(obj))
print(obj.get('person'))

Ausgabe:

{'person': {'name': 'Kenn', 'sex': 'male', 'age': 28}}
<class 'dict'>
{'name': 'Kenn', 'sex': 'male', 'age': 28}

JSON-Datei direkt lesen:

with open('json_datei.json') as f:
    daten = json.load(f)
    print(daten)

Ausgabe:

{'name': 'Ken', 'age': 45, ...}

Kompaktes und Pretty-Print Encoding

Für Netzwerkübertragung entfernt kompaktes Encoding Whitespace:

lst = ['a', 'b', 'c', {"4": 5, "6": 7}]
kompakt = json.dumps(lst, separators=(',', ':'))
print(kompakt)

Ausgabe:

["a","b","c",{"4":5,"6":7}]

Für menschliche Lesbarkeit nutzt Pretty-Printing Einrückung:

dic = {"a": 4, "b": 5}
pretty = json.dumps(dic, indent=4, separators=(',', ': '))
print(pretty)

Ausgabe:

{
    "a": 4,
    "b": 5
}

Komplexe Objekte encodieren

def complex_encode(o):
    if isinstance(o, complex):
        return [o.real, o.imag]
    raise TypeError(f"{repr(o)} ist nicht JSON-serialisierbar")

print(json.dumps(4 + 5j, default=complex_encode))

[4.0, 5.0]

def is_complex(obj):
    if "__complex__" in obj:
        return complex(obj["real"], obj["img"])
    return obj

complex_obj = json.loads('{"__complex__": true, "real": 4, "img": 5}', object_hook=is_complex)
print(complex_obj)

(4+5j)

from json.encoder import JSONEncoder
print(JSONEncoder().encode({"farbe": ["rot", "gelb", "grün"]}))

import json, requests

response = requests.get("https://feeds.citibikenyc.com/stations/stations.json")
bike_dict = json.loads(response.text)
print(bike_dict['stationBeanList'][0])

{ 'id': 487, 'stationName': 'E 20 St & FDR Drive', 'availableDocks': 24, ... }

try:
    with open('bad.json') as f:
        daten = json.load(f)
except json.JSONDecodeError as e:
    print(f"Schlechtes JSON: {e}")

print(json.dumps(float('inf')))
print(json.dumps(float('nan')))

Infinity
NaN

json.loads('{"a": 1, "a": 2, "a": 3}')  # -> {'a': 3}

$ echo '{"name": "König Arthur"}' | python3 -m json.tool
{
    "name": "König Arthur"
}