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【Pandas 教程系列】- Pandas JSON

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龙听发表于 2024-3-6 13:18 | 只看该作者

【Pandas 教程系列】- Pandas JSON

JSON（JavaScript Object Notation，JavaScript 对象表示法），是存储和交换文本信息的语法，类似 XML。

JSON 比 XML 更小、更快，更易解析，更多 JSON 内容可以参考 JSON 教程。

Pandas 可以很方便的处理 JSON 数据，本文以 sites.json 【https://static.jyshare.com/download/sites.json】为例，内容如下：

实例
  1. [
  2.    {
  3.    "id": "A001",
  4.    "name": "菜鸟教程",
  5.    "url": "www.runoob.com",
  6.    "likes": 61
  7.    },
  8.    {
  9.    "id": "A002",
  10.    "name": "Google",
  11.    "url": "www.google.com",
  12.    "likes": 124
  13.    },
  14.    {
  15.    "id": "A003",
  16.    "name": "淘宝",
  17.    "url": "www.taobao.com",
  18.    "likes": 45
  19.    }
  20. ]
复制代码
实例
  1. import pandas as pd

  3. df = pd.read_json('sites.json')
  4.    
  5. print(df.to_string())
复制代码
to_string() 用于返回 DataFrame 类型的数据，我们也可以直接处理 JSON 字符串。

实例
  1. import pandas as pd

  3. data =[
  4.     {
  5.       "id": "A001",
  6.       "name": "菜鸟教程",
  7.       "url": "www.runoob.com",
  8.       "likes": 61
  9.     },
  10.     {
  11.       "id": "A002",
  12.       "name": "Google",
  13.       "url": "www.google.com",
  14.       "likes": 124
  15.     },
  16.     {
  17.       "id": "A003",
  18.       "name": "淘宝",
  19.       "url": "www.taobao.com",
  20.       "likes": 45
  21.     }
  22. ]
  23. df = pd.DataFrame(data)

  25. print(df)
复制代码
以上实例输出结果为：
  1.      id    name             url  likes
  2. 0  A001    菜鸟教程  www.runoob.com     61
  3. 1  A002  Google  www.google.com    124
  4. 2  A003      淘宝  www.taobao.com     45
复制代码
JSON 对象与 Python 字典具有相同的格式，所以我们可以直接将 Python 字典转化为 DataFrame 数据：

实例
  1. import pandas as pd


  4. # 字典格式的 JSON                                                                                             
  5. s = {
  6.     "col1":{"row1":1,"row2":2,"row3":3},
  7.     "col2":{"row1":"x","row2":"y","row3":"z"}
  8. }

  10. # 读取 JSON 转为 DataFrame                                                                                          
  11. df = pd.DataFrame(s)
  12. print(df)
复制代码
以上实例输出结果为：
  1.       col1 col2
  2. row1     1    x
  3. row2     2    y
  4. row3     3    z
复制代码
从 URL 中读取 JSON 数据：

实例
  1. import pandas as pd

  3. URL = 'https://static.jyshare.com/download/sites.json'
  4. df = pd.read_json(URL)
  5. print(df)
复制代码
以上实例输出结果为：
  1.      id    name             url  likes
  2. 0  A001    菜鸟教程  www.runoob.com     61
  3. 1  A002  Google  www.google.com    124
  4. 2  A003      淘宝  www.taobao.com     45
复制代码
内嵌的 JSON 数据
假设有一组内嵌的 JSON 数据文件 nested_list.json ：

nested_list.json 文件内容
  1. {
  2.     "school_name": "ABC primary school",
  3.     "class": "Year 1",
  4.     "students": [
  5.     {
  6.         "id": "A001",
  7.         "name": "Tom",
  8.         "math": 60,
  9.         "physics": 66,
  10.         "chemistry": 61
  11.     },
  12.     {
  13.         "id": "A002",
  14.         "name": "James",
  15.         "math": 89,
  16.         "physics": 76,
  17.         "chemistry": 51
  18.     },
  19.     {
  20.         "id": "A003",
  21.         "name": "Jenny",
  22.         "math": 79,
  23.         "physics": 90,
  24.         "chemistry": 78
  25.     }]
  26. }
复制代码
使用以下代码格式化完整内容：

实例
  1. import pandas as pd

  3. df = pd.read_json('nested_list.json')

  5. print(df)
复制代码
以上实例输出结果为：
  1.           school_name   class                                           students
  2. 0  ABC primary school  Year 1  {'id': 'A001', 'name': 'Tom', 'math': 60, 'phy...
  3. 1  ABC primary school  Year 1  {'id': 'A002', 'name': 'James', 'math': 89, 'p...
  4. 2  ABC primary school  Year 1  {'id': 'A003', 'name': 'Jenny', 'math': 79, 'p...
复制代码
这时我们就需要使用到 json_normalize() 方法将内嵌的数据完整的解析出来：

实例
  1. import pandas as pd
  2. import json

  4. # 使用 Python JSON 模块载入数据
  5. with open('nested_list.json','r') as f:
  6.     data = json.loads(f.read())

  8. # 展平数据
  9. df_nested_list = pd.json_normalize(data, record_path =['students'])
  10. print(df_nested_list)
复制代码
以上实例输出结果为：
  1.      id   name  math  physics  chemistry
  2. 0  A001    Tom    60       66         61
  3. 1  A002  James    89       76         51
  4. 2  A003  Jenny    79       90         78
复制代码
data = json.loads(f.read()) 使用 Python JSON 模块载入数据。

json_normalize() 使用了参数 record_path 并设置为 ['students'] 用于展开内嵌的 JSON 数据 students。

显示结果还没有包含 school_name 和 class 元素，如果需要展示出来可以使用 meta 参数来显示这些元数据：

实例
  1. import pandas as pd
  2. import json

  4. # 使用 Python JSON 模块载入数据
  5. with open('nested_list.json','r') as f:
  6.     data = json.loads(f.read())

  8. # 展平数据
  9. df_nested_list = pd.json_normalize(
  10.     data,
  11.     record_path =['students'],
  12.     meta=['school_name', 'class']
  13. )
  14. print(df_nested_list)
复制代码
以上实例输出结果为：
  1.      id   name  math  physics  chemistry         school_name   class
  2. 0  A001    Tom    60       66         61  ABC primary school  Year 1
  3. 1  A002  James    89       76         51  ABC primary school  Year 1
  4. 2  A003  Jenny    79       90         78  ABC primary school  Year 1
复制代码
接下来，让我们尝试读取更复杂的 JSON 数据，该数据嵌套了列表和字典，数据文件 nested_mix.json 如下：

nested_mix.json 文件内容
  1. {
  2.     "school_name": "local primary school",
  3.     "class": "Year 1",
  4.     "info": {
  5.       "president": "John Kasich",
  6.       "address": "ABC road, London, UK",
  7.       "contacts": {
  8.         "email": "admin@e.com",
  9.         "tel": "123456789"
  10.       }
  11.     },
  12.     "students": [
  13.     {
  14.         "id": "A001",
  15.         "name": "Tom",
  16.         "math": 60,
  17.         "physics": 66,
  18.         "chemistry": 61
  19.     },
  20.     {
  21.         "id": "A002",
  22.         "name": "James",
  23.         "math": 89,
  24.         "physics": 76,
  25.         "chemistry": 51
  26.     },
  27.     {
  28.         "id": "A003",
  29.         "name": "Jenny",
  30.         "math": 79,
  31.         "physics": 90,
  32.         "chemistry": 78
  33.     }]
  34. }
复制代码
nested_mix.json 文件转换为 DataFrame：

实例
  1. import pandas as pd
  2. import json

  4. # 使用 Python JSON 模块载入数据
  5. with open('nested_mix.json','r') as f:
  6.     data = json.loads(f.read())
  7.    
  8. df = pd.json_normalize(
  9.     data,
  10.     record_path =['students'],
  11.     meta=[
  12.         'class',
  13.         ['info', 'president'],
  14.         ['info', 'contacts', 'tel']
  15.     ]
  16. )

  18. print(df)
复制代码
以上实例输出结果为：
  1.      id   name  math  physics  chemistry   class info.president info.contacts.tel
  2. 0  A001    Tom    60       66         61  Year 1    John Kasich         123456789
  3. 1  A002  James    89       76         51  Year 1    John Kasich         123456789
  4. 2  A003  Jenny    79       90         78  Year 1    John Kasich         123456789
复制代码
读取内嵌数据中的一组数据

以下是实例文件 nested_deep.json，我们只读取内嵌中的 math 字段：

nested_deep.json 文件内容
  1. {
  2.     "school_name": "local primary school",
  3.     "class": "Year 1",
  4.     "students": [
  5.     {
  6.         "id": "A001",
  7.         "name": "Tom",
  8.         "grade": {
  9.             "math": 60,
  10.             "physics": 66,
  11.             "chemistry": 61
  12.         }

  14.     },
  15.     {
  16.         "id": "A002",
  17.         "name": "James",
  18.         "grade": {
  19.             "math": 89,
  20.             "physics": 76,
  21.             "chemistry": 51
  22.         }
  23.       
  24.     },
  25.     {
  26.         "id": "A003",
  27.         "name": "Jenny",
  28.         "grade": {
  29.             "math": 79,
  30.             "physics": 90,
  31.             "chemistry": 78
  32.         }
  33.     }]
  34. }
复制代码
这里我们需要使用到 glom 模块来处理数据套嵌，glom 模块允许我们使用 . 来访问内嵌对象的属性。

第一次使用我们需要安装 glom：
  1. pip3 install glom
复制代码
实例
  1. import pandas as pd
  2. from glom import glom

  4. df = pd.read_json('nested_deep.json')

  6. data = df['students'].apply(lambda row: glom(row, 'grade.math'))
  7. print(data)
复制代码
以上实例输出结果为：
  1. 0    60
  2. 1    89
  3. 2    79
  4. Name: students, dtype: int64
复制代码

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