JSON数据处理精讲：掌握Python中的json模块读写规范

在Python编程的世界里，JSON（JavaScript Object Notation）作为一种轻量级的数据交换格式，被广泛应用于各种数据传输和存储场景。对于备考全国青少年机器人技术等级考试的考生来说，掌握JSON数据处理是必不可少的一环。本文将深入探讨如何使用Python的json模块进行数据读写，特别关注中文编码处理及自定义对象的序列化。

一、JSON与Python的交互

JSON数据格式本质上是一种文本，它使用特定的符号来表示数据类型，如大括号{}代表字典，方括号[]代表列表等。Python通过内置的json模块提供了强大的工具来序列化和反序列化JSON数据。

1. 序列化（Serialization）

序列化是将Python对象转换为JSON格式的过程。使用json.dumps()方法可以将Python对象转换为JSON字符串。

import json

data = {
    'name': '张三',
    'age': 20,
    'hobbies': ['篮球', '编程']
}
json_str = json.dumps(data)
print(json_str)

2. 反序列化（Deserialization）

反序列化是将JSON格式的数据转换回Python对象的过程。使用json.loads()方法可以将JSON字符串转换为Python对象。

json_str = '{"name": "张三", "age": 20, "hobbies": ["篮球", "编程"]}'
data = json.loads(json_str)
print(data)

二、中文编码处理

在处理包含中文字符的JSON数据时，一个常见的问题是中文字符被错误地编码或解码。为了避免这个问题，我们需要在序列化时设置ensure_ascii=False参数。

data = {
    'name': '张三',
    'age': 20,
    'hobbies': ['篮球', '编程']
}
json_str = json.dumps(data, ensure_ascii=False)
print(json_str)  # 输出包含中文字符的JSON字符串

三、自定义对象序列化

有时候我们需要将自定义类的实例转换为JSON格式。json模块默认不支持这种转换，但我们可以通过自定义序列化函数来实现。

1. 使用`default`参数

json.dumps()方法提供了default参数，允许我们指定一个函数来处理不可序列化的对象。

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

def person_to_dict(person):
    return {
        'name': person.name,
        'age': person.age
    }

person = Person('张三', 20)
json_str = json.dumps(person, default=person_to_dict, ensure_ascii=False)
print(json_str)

2. 使用`json.JSONEncoder`

另一种方法是继承json.JSONEncoder并重写default方法。

class PersonEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if isinstance(obj, Person):
            return {
                'name': obj.name,
                'age': obj.age
            }
        return super().default(obj)

person = Person('张三', 20)
json_str = json.dumps(person, cls=PersonEncoder, ensure_ascii=False)
print(json_str)