豬行天下之Python基礎——10.2 Python經常使用模塊（下）

內容簡述：

• 一、json模塊
• 二、pickle模塊
• 三、hashlib模塊
• 四、base64模塊

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一、json模塊

Json是一種輕量級的數據交換格式，在平常開發中常常須要從Json字符串中提取數據，或者把數據轉換爲Json字符串，Python中內置了一個json模塊來處理Json數據。json模塊提供了下述四個函數來完成相互轉換：

• json.load()：Json轉字典，接受包含json數據的文件對象。
• json.loads()：Json轉字典，接受json字符串，而非文件對象。
• json.dump()：字典轉Json，第一個參數爲對象字典，第二個參數爲文件對象，直接寫入文件。
• json.dumps()：字典轉Json，第一個參數爲對象字典。

dump和dumps還有下述這些經常使用的可選參數：

• ensure_ascii：默認True，保證轉換後的json全是ascii字符，非ascii字符都會被轉義。
  若是數據中包含中文或非ascii字符，最好將ensure_ascii設置爲False，保證輸出結果正常。
• indent：縮進，默認None，沒有縮進，設置爲正整數，輸出格式會按指定的半角空格數縮進。
• separators：設置分隔符，默認分隔符爲(,和:)
• sort_keys：默認False，輸出結果是否按照字典中的key進行排序。

使用代碼代碼示例以下：

import json

json_str = """
{
    "code": "200",
    "data": [
        {
            "create_time": "2小時前",
            "id": 3,
            "title": "對話董明珠：這個時代要倡導利他思想",
            "url": "https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_3131849"
        }
    ],
    "msg": "請求成功"
}
"""

if __name__ == '__main__':
    # Json字符串轉字典
    print(json.loads(json_str))

    # 解析一個Json文件轉字典
    with open('test.json', 'r+', encoding='UTF-8') as f:
        print(json.load(f))

    origin_dict = {'code': '200', 'data': [{'create_time': '剛剛', 'id': 1, 'title': '字典轉Json', 'url': '測試'}],
                   'msg': '請求成功'}

    # 字典轉Json打印出來
    print(json.dumps(origin_dict, ensure_ascii=False))

    # 字典轉Json寫入文件
    with open('result.json', 'w+', encoding='UTF-8') as f:
        json.dump(origin_dict, f, ensure_ascii=False, indent=8)
複製代碼

運行結果以下：

# 控制檯輸出：
{'code': '200', 'data': [{'create_time': '2小時前', 'id': 3, 'title': '對話董明珠：這個時代要倡導利他思想', 'url': 'https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_3131849'}], 'msg': '請求成功'}
{'code': '200', 'data': [{'create_time': '23分鐘前', 'id': 4, 'title': '臉書與逾150家公司分享用戶數據，美國檢方正展開刑事調查', 'url': 'https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_3132840'}], 'msg': '請求成功'}
{"code": "200", "data": [{"create_time": "剛剛", "id": 1, "title": "字典轉Json", "url": "測試"}], "msg": "請求成功"}

# 輸出的json文件內容：
{
    "code": "200",
    "data": [
        {
            "create_time": "23分鐘前",
            "id": 4,
            "title": "臉書與逾150家公司分享用戶數據，美國檢方正展開刑事調查",
            "url": "https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_3132840"
        }
    ],
    "msg": "請求成功"
}
複製代碼

Python對象與Json對象之間的關係以下表所示：

Python	Json
dict	object
list, tuple	array
str	string
int, float	number
True	true
False	false
None	null

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二、pickle模塊

pickle模塊 是Python提供的用於「對象序列化和反序列化」的模塊，存取結構化數據。好比把一個字典保存到文件中，以及讀取出來，使用普通的file寫入的是字符串，讀取的也是字符串。而使用 pickle 的話，寫入的是字典，讀取出來的，也是字典。跟json模塊同樣，只有四個函數：

• dumps()：將數據經過特殊的形式轉換爲只有Python語言認識的字符串。
• dump()：同dumps，並寫入文件。
• loads()：將pickle數據轉換爲Python的數據結構。
• load()：從數據文件讀取，並轉換爲Python的數據結構。

使用pickle模塊的一些注意事項：

• pickle除了支持Python中全部的數據類型外，還支持函數，類，以及類的實例。
• load()函數，必須以二進制可讀的模式打開，即"rb"；dump()函數，則須要以二進制可寫的模式打開，即"wb"。

使用pickle模塊可能出現的異常：

• PickleError：封裝和拆封時出現的異常類，繼承自Exception。
• PicklingError: 遇到不可封裝的對象時出現的異常，繼承自PickleError。
• UnPicklingError: 拆封對象過程當中出現的異常，繼承自PickleError。

示例代碼以下：

import pickle


if __name__ == '__main__':
    test_dict = {'code': '200', 'data': [{'create_time': '2小時前', 'id': 3, 'title': '對話董明珠：這個時代要倡導利他思想',
                                          'url': 'https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_3131849'}], 'msg': '請求成功'}

    # 序列化
    p_str = pickle.dumps(test_dict)
    print("序列化字典：", p_str)

    # 反序列化
    print("反序列化字典：", pickle.loads(p_str))

    # 序列化到文件中
    with open("test.pkl", 'wb') as f:
        pickle.dump(test_dict, f)

    # 從文件中序列化
    with open("test.pkl", 'rb') as f:
        print("從文件中序列化：", pickle.load(f))
複製代碼

運行結果以下：

序列化字典： b'\x80\x03}q\x00(X\x04\x00\x00\x00codeq\x01X\x03\x00\x00\x00200q\x02X\x04\x00\x00\x00dataq\x03]q\x04}q\x05(X\x0b\x00\x00\x00create_timeq\x06X\n\x00\x00\x002\xe5\xb0\x8f\xe6\x97\xb6\xe5\x89\x8dq\x07X\x02\x00\x00\x00idq\x08K\x03X\x05\x00\x00\x00titleq\tX3\x00\x00\x00\xe5\xaf\xb9\xe8\xaf\x9d\xe8\x91\xa3\xe6\x98\x8e\xe7\x8f\xa0\xef\xbc\x9a\xe8\xbf\x99\xe4\xb8\xaa\xe6\x97\xb6\xe4\xbb\xa3\xe8\xa6\x81\xe5\x80\xa1\xe5\xaf\xbc\xe5\x88\xa9\xe4\xbb\x96\xe6\x80\x9d\xe6\x83\xb3q\nX\x03\x00\x00\x00urlq\x0bX2\x00\x00\x00https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_3131849q\x0cuaX\x03\x00\x00\x00msgq\rX\x0c\x00\x00\x00\xe8\xaf\xb7\xe6\xb1\x82\xe6\x88\x90\xe5\x8a\x9fq\x0eu.'
反序列化字典： {'code': '200', 'data': [{'create_time': '2小時前', 'id': 3, 'title': '對話董明珠：這個時代要倡導利他思想', 'url': 'https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_3131849'}], 'msg': '請求成功'}
從文件中序列化： {'code': '200', 'data': [{'create_time': '2小時前', 'id': 3, 'title': '對話董明珠：這個時代要倡導利他思想', 'url': 'https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_3131849'}], 'msg': '請求成功'}
複製代碼

打開序列化後的文件：test.pkl，內容以下：

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三、hashlib模塊

Python中內置了一個字符加密模塊：hashlib，整合了md5和sha模塊，支持下面這些加密算法：

__always_supported = ('md5', 'sha1', 'sha224', 'sha256', 'sha384', 'sha512',
                      'blake2b', 'blake2s',
                      'sha3_224', 'sha3_256', 'sha3_384', 'sha3_512',
                      'shake_128', 'shake_256')
複製代碼

能夠經過下述屬性查看hash對象的相關信息：

• name：查看當前hash對象的加密算法
• digest_size：hash密文佔多少個字節
• block_size：hash數據庫的大小

使用代碼示例：

import hashlib

origin_str = 'Hello Python！'

# md5加密
h_md5 = hashlib.md5()
h_md5.update(origin_str.encode('utf8'))
digest_str = h_md5.hexdigest()
print("md5加密: %s" % digest_str)

# 添加自定義key加密
h_md5_key = hashlib.md5('CoderPig'.encode('utf8'))
h_md5.update(origin_str.encode('utf8'))
digest_str = h_md5.hexdigest()
print("帶key md5加密後: %s" % digest_str)


# sha1加密
h_sha1 = hashlib.sha1()
h_sha1.update(origin_str.encode('utf8'))
digest_str = h_sha1.hexdigest()
print("sha1加密後: %s" % digest_str)
複製代碼

運行結果以下：

md5加密: c0a5ef1508044415ffd76c57ebd51b19
帶key md5加密後: 27fd294cd16301d09a5e94840763c43b
sha1加密後: 2aac9ef117b5f1fd0be0380bf1e4e10dc62bfbf7
複製代碼

注意：SHA-1與MD5都是摘要算法，且爲不可逆算法！！！另外，若是須要加密的字符串過長的話，可使用同一個hash對象分屢次加密，即屢次update()。

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四、base64模塊

Python中提供的把二進制字節流編碼爲64個字符的模塊，有一點要注意：

輸入的base64編碼字符串必須符合base64的padding規則：當原數據長度不是3的整數倍時:剩下2個輸入數據，編碼結果後加一個'='；剩下1個輸入數據，編碼結果加2個'='。以確保資料還原的正確性，不然會報：binascii.Error: Incorrect padding 的錯誤！！！

編解碼的代碼示例以下：

import base64

test_str = "一段等待Base64編碼的字符串"

if __name__ == '__main__':
    # 編碼（轉換爲二進制才能夠進行編碼）
    encode_str = base64.b64encode(test_str.encode('utf-8'))
    print("編碼後：", encode_str)

    # 解碼（解碼後爲二進制，一樣要轉換下）
    decode_str = base64.b64decode(encode_str)
    print("解碼後：", decode_str.decode('utf-8'))
複製代碼

運行結果以下：

編碼後： b'5LiA5q61562J5b6FQmFzZTY057yW56CB55qE5a2X56ym5Liy'
解碼後： 一段等待Base64編碼的字符串
複製代碼

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