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  • python入门第二十天 JSON 、 PICKLE



    python 内置函数



     

    描述

    eval() 函数用来执行一个字符串表达式,并返回表达式的值。

    语法

    以下是 eval() 方法的语法:

    eval(expression[, globals[, locals]])

    参数

    • expression -- 表达式。
    • globals -- 变量作用域,全局命名空间,如果被提供,则必须是一个字典对象。
    • locals -- 变量作用域,局部命名空间,如果被提供,可以是任何映射对象。

    返回值

    返回表达式计算结果。

    实例

    以下展示了使用 eval() 方法的实例:

    >>>x = 7
    >>> eval( '3 * x' )
    21
    >>> eval('pow(2,2)')
    4
    >>> eval('2 + 2')
    4
    >>> n=81
    >>> eval("n + 4")
    85







    向文件写入数据:

    1 dic=str({'1':'111'})
    2 f=open('test','w') #TypeError: write() argument must be str, not set
    3 f.write(dic)
    4 
    5 f.close()

    从文件中取出数据:

    1 f=open('test','r')
    2 data=f.read()
    3 print(eval(data)['1'])



    之前我们学习过用eval内置方法可以将一个字符串转成python对象,不过,eval方法是有局限性的,对于普通的数据类型,json.loads和eval都能用,但遇到特殊类型的时候,eval就不管用了,所以eval的重点还是通常用来执行一个字符串表达式,并返回表达式的值。

    1 import json
    2 x="[null,true,false,1]"
    3 print(eval(x))
    4 # print(json.loads(x))

    结果:

    "D:Program Files (x86)python36python.exe" F:/python从入门到放弃/7.13/pickle_json.py
    Traceback (most recent call last):
      File "F:/python从入门到放弃/7.13/pickle_json.py", line 3, in <module>
        print(eval(x))
      File "<string>", line 1, in <module>
    NameError: name 'null' is not defined
    
    Process finished with exit code 1
    1 import json
    2 x="[null,true,false,1]"
    3 # print(eval(x))
    4 print(json.loads(x))

    结果:

    "D:Program Files (x86)python36python.exe" F:/python从入门到放弃/7.13/pickle_json.py
    [None, True, False, 1]
    
    Process finished with exit code 0

    文件读写

    读写文件是最常见的IO操作。Python内置了读写文件的函数,用法和C是兼容的。

    读写文件前,我们先必须了解一下,在磁盘上读写文件的功能都是由操作系统提供的,现代操作系统不允许普通的程序直接操作磁盘,所以,读写文件就是请求操作系统打开一个文件对象(通常称为文件描述符),然后,通过操作系统提供的接口从这个文件对象中读取数据(读文件),或者把数据写入这个文件对象(写文件)。

    读文件

    要以读文件的模式打开一个文件对象,使用Python内置的open()函数,传入文件名和标示符:

    >>> f = open('/Users/michael/test.txt', 'r')

    标示符'r'表示读,这样,我们就成功地打开了一个文件。

    如果文件不存在,open()函数就会抛出一个IOError的错误,并且给出错误码和详细的信息告诉你文件不存在:

    >>> f=open('/Users/michael/notfound.txt', 'r')
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/Users/michael/notfound.txt'

    如果文件打开成功,接下来,调用read()方法可以一次读取文件的全部内容,Python把内容读到内存,用一个str对象表示:

    >>> f.read()
    'Hello, world!'

    最后一步是调用close()方法关闭文件。文件使用完毕后必须关闭,因为文件对象会占用操作系统的资源,并且操作系统同一时间能打开的文件数量也是有限的:

    >>> f.close()
    

    由于文件读写时都有可能产生IOError,一旦出错,后面的f.close()就不会调用。所以,为了保证无论是否出错都能正确地关闭文件,我们可以使用try ... finally来实现:

    try:
        f = open('/path/to/file', 'r')
        print(f.read())
    finally:
        if f:
            f.close()

    但是每次都这么写实在太繁琐,所以,Python引入了with语句来自动帮我们调用close()方法:

    with open('/path/to/file', 'r') as f:
        print(f.read())

    这和前面的try ... finally是一样的,但是代码更佳简洁,并且不必调用f.close()方法。

    调用read()会一次性读取文件的全部内容,如果文件有10G,内存就爆了,所以,要保险起见,可以反复调用read(size)方法,每次最多读取size个字节的内容。另外,调用readline()可以每次读取一行内容,调用readlines()一次读取所有内容并按行返回list。因此,要根据需要决定怎么调用。

    如果文件很小,read()一次性读取最方便;如果不能确定文件大小,反复调用read(size)比较保险;如果是配置文件,调用readlines()最方便:

    for line in f.readlines():
        print(line.strip()) # 把末尾的'
    '删掉

    file-like Object

    open()函数返回的这种有个read()方法的对象,在Python中统称为file-like Object。除了file外,还可以是内存的字节流,网络流,自定义流等等。file-like Object不要求从特定类继承,只要写个read()方法就行。

    StringIO就是在内存中创建的file-like Object,常用作临时缓冲。

    二进制文件

    前面讲的默认都是读取文本文件,并且是UTF-8编码的文本文件。要读取二进制文件,比如图片、视频等等,用'rb'模式打开文件即可:

    >>> f = open('/Users/michael/test.jpg', 'rb')
    >>> f.read()
    b'xffxd8xffxe1x00x18Exifx00x00...' # 十六进制表示的字节

    字符编码

    要读取非UTF-8编码的文本文件,需要给open()函数传入encoding参数,例如,读取GBK编码的文件:

    >>> f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', encoding='gbk')
    >>> f.read()
    '测试'

    遇到有些编码不规范的文件,你可能会遇到UnicodeDecodeError,因为在文本文件中可能夹杂了一些非法编码的字符。遇到这种情况,open()函数还接收一个errors参数,表示如果遇到编码错误后如何处理。最简单的方式是直接忽略:

    >>> f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', encoding='gbk', errors='ignore')

    写文件

    写文件和读文件是一样的,唯一区别是调用open()函数时,传入标识符'w'或者'wb'表示写文本文件或写二进制文件:

    >>> f = open('/Users/michael/test.txt', 'w')
    >>> f.write('Hello, world!')
    >>> f.close()

    你可以反复调用write()来写入文件,但是务必要调用f.close()来关闭文件。当我们写文件时,操作系统往往不会立刻把数据写入磁盘,而是放到内存缓存起来,空闲的时候再慢慢写入。只有调用close()方法时,操作系统才保证把没有写入的数据全部写入磁盘。忘记调用close()的后果是数据可能只写了一部分到磁盘,剩下的丢失了。所以,还是用with语句来得保险:

    with open('/Users/michael/test.txt', 'w') as f:
        f.write('Hello, world!')

    要写入特定编码的文本文件,请给open()函数传入encoding参数,将字符串自动转换成指定编码。

    细心的童鞋会发现,以'w'模式写入文件时,如果文件已存在,会直接覆盖(相当于删掉后新写入一个文件)。如果我们希望追加到文件末尾怎么办?可以传入'a'以追加(append)模式写入。

    所有模式的定义及含义可以参考Python的官方文档

    练习

    请将本地一个文本文件读为一个str并打印出来:


    StringIO

    很多时候,数据读写不一定是文件,也可以在内存中读写。

    StringIO顾名思义就是在内存中读写str。

    要把str写入StringIO,我们需要先创建一个StringIO,然后,像文件一样写入即可:

    >>> from io import StringIO
    >>> f = StringIO()
    >>> f.write('hello')
    5
    >>> f.write(' ')
    1
    >>> f.write('world!')
    6
    >>> print(f.getvalue())
    hello world!

    getvalue()方法用于获得写入后的str。

    要读取StringIO,可以用一个str初始化StringIO,然后,像读文件一样读取:

    >>> from io import StringIO
    >>> f = StringIO('Hello!
    Hi!
    Goodbye!')
    >>> while True:
    ...     s = f.readline()
    ...     if s == '':
    ...         break
    ...     print(s.strip())
    ...
    Hello!
    Hi!
    Goodbye!

     

    1 from io import StringIO
    2 f=StringIO()
    3 dic=str({'1':'111'})
    4 file1=f.write(dic)
    5 print(file1)
    6 print(f.getvalue())
    7 print(type(f.getvalue()))
    8 print(eval(f.getvalue())['1'])

    结果:

    "D:Program Files (x86)python36python.exe" F:/python从入门到放弃/7.13/pickle_json.py
    12
    {'1': '111'}
    <class 'str'>
    111
    
    Process finished with exit code 0

    BytesIO

    StringIO操作的只能是str,如果要操作二进制数据,就需要使用BytesIO。

    BytesIO实现了在内存中读写bytes,我们创建一个BytesIO,然后写入一些bytes:

    >>> from io import BytesIO
    >>> f = BytesIO()
    >>> f.write('中文'.encode('utf-8'))
    6
    >>> print(f.getvalue())
    b'xe4xb8xadxe6x96x87'

    请注意,写入的不是str,而是经过UTF-8编码的bytes。

    和StringIO类似,可以用一个bytes初始化BytesIO,然后,像读文件一样读取:

    >>> from io import BytesIO
    >>> f = BytesIO(b'xe4xb8xadxe6x96x87')
    >>> f.read()
    b'xe4xb8xadxe6x96x87'

    小结

    StringIO和BytesIO是在内存中操作str和bytes的方法,使得和读写文件具有一致的接口。



    序列化:

    在程序运行的过程中,所有的变量都是在内存中,比如,定义一个dict:

    d = dict(name='Bob', age=20, score=88)

    可以随时修改变量,比如把name改成'Bill',但是一旦程序结束,变量所占用的内存就被操作系统全部回收。如果没有把修改后的'Bill'存储到磁盘上,下次重新运行程序,变量又被初始化为'Bob'

    我们把变量从内存中变成可存储或传输的过程称之为序列化,在Python中叫pickling,在其他语言中也被称之为serialization,marshalling,flattening等等,都是一个意思。

    序列化之后,就可以把序列化后的内容写入磁盘,或者通过网络传输到别的机器上。

    反过来,把变量内容从序列化的对象重新读到内存里称之为反序列化,即unpickling。

    Python提供了pickle模块来实现序列化。

    首先,我们尝试把一个对象序列化并写入文件:

    >>> import pickle
    >>> d = dict(name='Bob', age=20, score=88)
    >>> pickle.dumps(d)
    b'x80x03}qx00(Xx03x00x00x00ageqx01Kx14Xx05x00x00x00scoreqx02KXXx04x00x00x00nameqx03Xx03x00x00x00Bobqx04u.'

    pickle.dumps()方法把任意对象序列化成一个bytes,然后,就可以把这个bytes写入文件。或者用另一个方法pickle.dump()直接把对象序列化后写入一个file-like Object:

    >>> f = open('dump.txt', 'wb')
    >>> pickle.dump(d, f)
    >>> f.close()

    看看写入的dump.txt文件,一堆乱七八糟的内容,这些都是Python保存的对象内部信息。

    当我们要把对象从磁盘读到内存时,可以先把内容读到一个bytes,然后用pickle.loads()方法反序列化出对象,也可以直接用pickle.load()方法从一个file-like Object中直接反序列化出对象。我们打开另一个Python命令行来反序列化刚才保存的对象:

    >>> f = open('dump.txt', 'rb')
    >>> d = pickle.load(f)
    >>> f.close()
    >>> d
    {'age': 20, 'score': 88, 'name': 'Bob'}

    变量的内容又回来了!

    当然,这个变量和原来的变量是完全不相干的对象,它们只是内容相同而已。

    Pickle的问题和所有其他编程语言特有的序列化问题一样,就是它只能用于Python,并且可能不同版本的Python彼此都不兼容,因此,只能用Pickle保存那些不重要的数据,不能成功地反序列化也没关系。




    json

    如果我们要在不同的编程语言之间传递对象,就必须把对象序列化为标准格式,比如XML,但更好的方法是序列化为JSON,因为JSON表示出来就是一个字符串,可以被所有语言读取,也可以方便地存储到磁盘或者通过网络传输。JSON不仅是标准格式,并且比XML更快,而且可以直接在Web页面中读取,非常方便。

    Python3 JSON 数据解析

    JSON (JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式。它基于ECMAScript的一个子集。

    Python3 中可以使用 json 模块来对 JSON 数据进行编解码,它包含了两个函数:

    • json.dumps(): 对数据进行编码。
    • json.loads(): 对数据进行解码。

    在json的编解码过程中,python 的原始类型与json类型会相互转换,具体的转化对照如下:

    Python 编码为 JSON 类型转换对应表:

    PythonJSON
    dict object
    list, tuple array
    str string
    int, float, int- & float-derived Enums number
    True true
    False false
    None null

    JSON 解码为 Python 类型转换对应表:

    JSONPython
    object dict
    array list
    string str
    number (int) int
    number (real) float
    true True
    false False
    null None

     练习:

    import json
    #-*- coding:utf-8 -*-
    # dic={'name':'Tom','age':'29','gender':'man'}
    #
    # data=json.dumps(dic)
    # with open('JSON_TEXT','w') as f:
    #     f.write(data)
    '''
    {"name": "Tom", "age": "29", "gender": "man"}
    '''
    # with open('JSON_TEXT','r') as f:
    #     data=f.read()
    #     print(data)
    #     print(type(data))
    '''
    "D:Program Files (x86)python36python.exe" F:/python从入门到放弃/7.13/pickle_json.py
    {"name": "Tom", "age": "29", "gender": "man"}
    <class 'str'>
    
    Process finished with exit code 0
    '''
    with open('JSON_TEXT','r') as f:
        data=f.read()
        data=json.loads(data)
        print(data)
        print(type(data))
    '''
    "D:Program Files (x86)python36python.exe" F:/python从入门到放弃/7.13/pickle_json.py
    {'name': 'Tom', 'age': '29', 'gender': 'man'}
    <class 'dict'>
    
    Process finished with exit code 0
    
    '''

    json不能序列化函数

    def foo():
        print('ok')
    
    json.dumps(foo) #TypeError: Object of type 'function' is not JSON serializable

    用pikle

     1 import pickle
     2 def foo():
     3     print('ok')
     4 #
     5 # # f=open('pikle_test','wb')
     6 #
     7 # data=pickle.dumps(foo)
     8 # # print(data)
     9 # # print(type(data))
    10 # f=open('pikle_test','wb')
    11 # f.write(data)
    12 # f.close()
    13 
    14 # f.write(data)#TypeError: write() argument must be str, not bytes
    15 # pickle.dump(data,f)
    16 with open('pikle_test','rb') as f:
    17     data=f.read()
    18     # print(data)
    19     data=pickle.loads(data)
    20 
    21     data()

    运行结果:

    "D:Program Files (x86)python36python.exe" F:/python从入门到放弃/7.13/pickle_json.py
    ok
    
    Process finished with exit code 0
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