Python中存储数据——json模块

很多时候，程序要把信息存储在列表和字典等数据结构中。一种简单的方式是使用json模块来存储数据。

json模块能够将简单的Python数据结构存储到文件中，并在程序运行时加载文件中的数据。还可以使用json在Python程序之间分享数据。更重要的是，JSON数据格式并非Python专用的，能够将以JSON格式存储的数据与使用其他编程语言的人分享。

JSON（JavaScript Object Notion）格式最初是为JavaScript开发的，随后被包括Python在内的多种语言采用，成了一种常见的格式。

1、使用json.dump()和json.load()

使用json.dump()来存储数据，使用json.load()来加载数据。

函数json,dump有两个参数：要存储的数据以及可用的文件对象。

import json
numbers =[ 5,4,8,6,2]
filename = 'numbers.json'
with open(filename,'w') as f:
    json.dump(numbers,f)

首先导入json模块，创建数据，指定文件名（使用后缀.json来表明文件存储的数据格式为JSON格式）。以写模式打开文件，使用json.dump()存储数据。

numbers.json：

[5, 4, 8, 6, 2]

接着使用json.load()将数据加载：

import json

filename = 'numbers.json'
with open(filename) as f:
    numbers = json.load(f)
print(numbers)

[5, 4, 8, 6, 2]

2、保存和加载用户生成的数据

还可以使用json保存用户生成的数据，防止程序运行结束时用户信息丢失。

import json

name = input('Please input your name: ')
filename = 'names.json'
with open(filename,'w') as f:
    json.dump(name, f)
    print("Hello, " + name)

运行一次：

Please input your name: Liang
Hello, Liang

接着将文件中存储的数据加载：

import json

filename = 'names.json'
with open(filename) as f:
    name = json.load(f)
    print("Hello again, " + name)

Hello again, Liang

可以将两个文件合并为一个文件，使用try-except：

save_name.py

import json

filename = 'names.json'
try:
    with open(filename) as f:
        name = json.load(f)
except FileNotFoundError:
    name = input('Please input your name: ')
    with open(filename,'w') as f:
        json.dump(name, f)
        print("Hello, " + name)
else:
    print("Hello again, " + name)

如果文件存在，将文件中的数据加载并执行else中的代码块；否则，执行except中的代码块，提示用户输入姓名并使用json.dump()存储数据到文件。

3、重构

重构是指这样的过程：代码可以正常运行但可以进一步改进（如将代码划分为一系列完成具体工作的函数）。重构让代码更加清晰、更易于理解、更容易扩展。

例如，重构上述的save_name.py，划分为多个具体的函数。

save_name.py：

import json

def greet():
    """问候用户"""
    filename = 'names.json'
    try:
        with open(filename) as f:
            name = json.load(f)
    except FileNotFoundError:
        name = input('Please input your name: ')
        with open(filename,'w') as f:
            json.dump(name, f)
            print("Hello, " + name)
    else:
        print("Hello again, " + name)

greet()

定义了一个函数，但该函数执行的内容太多了，还可以进一步细分：

import json

def get_name():
    """获取用户名"""
    filename = 'names.json'
    try:
        with open(filename) as f:
            name = json.load(f)
    except FileNotFoundError:
        return None
    else:
        return name
    
def greet():
    """问候用户"""
    name = get_name()
    if name:
        print("Hello again, " + name)
    else:
        name = input('Please input your name: ')
        filename = 'names.json'
        with open(filename, 'w') as f:
            json.dump(name, f)
            print("Hello, " + name)

greet()

使用了两个函数，但第二个函数还可以进一步划分：

import json

def get_name():
    """获取用户名"""
    filename = 'names.json'
    try:
        with open(filename) as f:
            name = json.load(f)
    except FileNotFoundError:
        return None
    else:
        return name


def input_name():
    """用户输入名字"""
    name = input('Please input your name: ')
    filename = 'names.json'
    with open(filename, 'w') as f:
        json.dump(name, f)
    return name

def greet():
    """问候用户"""
    name = get_name()
    if name:
        print("Hello again, " + name)
    else:
        name = input_name()
        print("Hello, " + name)

greet()

在最终版本中，每个函数都只执行一项具体而清晰的任务。greet()要么找到文件再次欢迎，要么没找到文件提示用户输入新建文件首次欢迎。get_name()负责获取文件中的姓名，没有该文件则返回None。input_name()负责在没找到文件时，提示用户输入姓名，并创建文件，返回姓名。

这种清晰而明确的划分对于编写易于阅读和维护的代码极其重要。