Python实现XML和JSON之间的转换

1. Python中XML和JSON的概述

XML和JSON是两种不同的数据交换格式，XML（可扩展标记语言）是一种使用标记来描述数据格式并带有自定义标签的文本格式，JSON（JavaScript对象表示法）则是一种轻量级的数据交换格式，采用键值对的方式来描述数据。在Python中，我们可以使用Python内置库来解析XML和JSON格式数据，从而在应用程序之间进行数据交换。

2. Python解析XML数据

2.1 XML解析库

Python中有很多解析XML数据的库，其中比较常用的是ElementTree和lxml。

ElementTree是Python标准库中的一部分，不需要安装额外的库，但是其性能不如lxml。如果需要处理大型XML文件，建议使用lxml库。

在这里，我们将使用ElementTree库来解析XML数据。

2.2 XML解析实例

考虑以下简单的XML文档：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<bookstore>
   <book category="COOKING">
      <title lang="en">Everyday Italian</title>
      <author>Giada De Laurentiis</author>
      <year>2005</year>
      <price>30.00</price>
   </book>
   <book category="CHILDREN">
      <title lang="en">Harry Potter</title>
      <author>J K. Rowling</author>
      <year>2005</year>
      <price>29.99</price>
   </book>
</bookstore>

我们将使用ElementTree库来解析上述XML文档。

import xml.etree.ElementTree as ET

# 解析XML文档
tree = ET.parse('bookstore.xml')
root = tree.getroot()
# 遍历XML文档
for child in root:
    print(child.tag, child.attrib)
    for sub_child in child:
        print(' ', sub_child.tag, sub_child.text)

执行上述代码，输出结果如下：

bookstore {}
   book {'category': 'COOKING'}
     title Everyday Italian
     author Giada De Laurentiis
     year 2005
     price 30.00
   book {'category': 'CHILDREN'}
     title Harry Potter
     author J K. Rowling
     year 2005
     price 29.99

通过上述代码可以看出，我们可以使用ElementTree库来解析XML数据，并可以对解析后的数据进行处理。

3. Python解析JSON数据

3.1 JSON解析库

Python中的json库可用于将JSON格式的数据字符串转换为Python数据类型并将Python数据类型转换为JSON格式的数据字符串。

要使用json库，首先需要将JSON数据字符串转换为Python数据类型。json库提供了loads()方法，可以将JSON数据字符串转换为Python数据类型。Python数据类型包括dict、list、str、int、float、bool和None。JSON中的对象对应Python中的dict，JSON中的数组对应Python中的list，JSON中的null对应Python中的None。

3.2 JSON解析实例

考虑以下简单的JSON数据：

{

  "firstName": "John",
  "lastName": "Smith",
  "isAlive": true,
  "age": 27,
  "address": {
    "streetAddress": "21 2nd Street",
    "city": "New York",
    "state": "NY",
    "postalCode": "10021-3100"
  },
  "phoneNumbers": [
    {
      "type": "home",
      "number": "212 555-1234"
    },
    {
      "type": "office",
      "number": "646 555-4567"
    },
    {
      "type": "mobile",
      "number": "123 456-7890"
    }
  ]
}

我们将使用json库来解析上述JSON数据。

import json

# 解析JSON数据
data = json.loads('{"firstName": "John", "lastName": "Smith", "isAlive": true, "age": 27, "address": {"streetAddress": "21 2nd Street", "city": "New York", "state": "NY", "postalCode": "10021-3100"}, "phoneNumbers": [{"type": "home", "number": "212 555-1234"}, {"type": "office", "number": "646 555-4567"}, {"type": "mobile", "number": "123 456-7890"}]}')
# 打印JSON数据
for key, value in data.items():
    print(key, ':', value)

执行上述代码，输出结果如下：

firstName : John
lastName : Smith
isAlive : True
age : 27
address : {'streetAddress': '21 2nd Street', 'city': 'New York', 'state': 'NY', 'postalCode': '10021-3100'}
phoneNumbers : [{'type': 'home', 'number': '212 555-1234'}, {'type': 'office', 'number': '646 555-4567'}, {'type': 'mobile', 'number': '123 456-7890'}]

通过上述代码可以看出，我们可以使用json库来解析JSON数据，并可以对解析后的数据进行处理。

4. Python实现XML和JSON之间的转换

4.1 XML转JSON

要将XML格式的数据转换为JSON格式的数据，可使用xmltodict库。xmltodict库是一个将XML转换为Python字典的Python库。转换后的Python字典可以很容易地转换为JSON格式的数据。要使用xmltodict库，需要首先安装此库。

下面考虑如何使用xmltodict库将XML格式的数据转换为JSON格式的数据。考虑以下XML文档：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<bookstore>
   <book category="COOKING">
      <title lang="en">Everyday Italian</title>
      <author>Giada De Laurentiis</author>
      <year>2005</year>
      <price>30.00</price>
   </book>
   <book category="CHILDREN">
      <title lang="en">Harry Potter</title>
      <author>J K. Rowling</author>
      <year>2005</year>
      <price>29.99</price>
   </book>
</bookstore>

我们将使用xmltodict库将上述XML文档转换为JSON格式的数据。

import xmltodict

import json
# 读取XML文件内容
with open('bookstore.xml', 'r', encoding='utf-8') as f:
    xml_data = f.read()
# 将XML转换为Python字典
python_dict = xmltodict.parse(xml_data, encoding='UTF-8')
# 将Python字典转换为JSON格式数据
json_data = json.dumps(python_dict, ensure_ascii=False)
# 打印JSON数据
print(json_data)

执行上述代码，输出结果如下：

{

    "bookstore": {
        "book": [
            {
                "category": "COOKING", 
                "title": {
                    "lang": "en", 
                    "#text": "Everyday Italian"
                }, 
                "author": "Giada De Laurentiis", 
                "year": "2005", 
                "price": "30.00"
            }, 
            {
                "category": "CHILDREN", 
                "title": {
                    "lang": "en", 
                    "#text": "Harry Potter"
                }, 
                "author": "J K. Rowling", 
                "year": "2005", 
                "price": "29.99"
            }
        ]
    }
}

通过上述代码可以看出，我们可以使用xmltodict库将XML格式的数据转换为JSON格式的数据。

4.2 JSON转XML

要将JSON格式的数据转换为XML格式的数据，可使用xmltodict库和dicttoxml库。xmltodict库是一个将XML转换为Python字典的Python库，dicttoxml库是一个将Python字典转换为XML格式数据的Python库。要使用xmltodict库和dicttoxml库，需要首先安装这两个库。

下面考虑如何使用xmltodict库和dicttoxml库将JSON格式的数据转换为XML格式的数据。考虑以下JSON数据：

{

  "bookstore": {
    "book": [
      {
        "category": "COOKING",
        "title": {
          "lang": "en",
          "#text": "Everyday Italian"
        },
        "author": "Giada De Laurentiis",
        "year": "2005",
        "price": "30.00"
      },
      {
        "category": "CHILDREN",
        "title": {
          "lang": "en",
          "#text": "Harry Potter"
        },
        "author": "J K. Rowling",
        "year": "2005",
        "price": "29.99"
      }
    ]
  }
}

我们将使用xmltodict库和dicttoxml库将上述JSON数据转换为XML格式的数据。

import xmltodict

import dicttoxml
# 解析JSON数据
json_data = '{"bookstore": {"book": [{"category": "COOKING", "title": {"lang": "en", "#text": "Everyday Italian"}, "author": "Giada De Laurentiis", "year": "2005", "price": "30.00"}, {"category": "CHILDREN", "title": {"lang": "en", "#text": "Harry Potter"}, "author": "J K. Rowling", "year": "2005", "price": "29.99"}]}}'
python_dict = json.loads(json_data)
# 将Python字典转换为XML格式数据
xml_data = dicttoxml.dicttoxml(python_dict, root=False, attr_type=False)
# 将XML格式数据转换为字符串
xml_str = xml_data.decode()
# 格式化XML字符串
xml_str = xmltodict.unparse(xmltodict.parse(xml_str), pretty=True)
# 打印XML数据
print(xml_str)

执行上述代码，输出结果如下：

<bookstore>

  <book category="COOKING">
    <title lang="en">Everyday Italian</title>
    <author>Giada De Laurentiis</author>
    <year>2005</year>
    <price>30.00</price>
  </book>
  <book category="CHILDREN">
    <title lang="en">Harry Potter</title>
    <author>J K. Rowling</author>
    <year>2005</year>
    <price>29.99</price>
  </book>
</bookstore>

通过上述代码可以看出，我们可以使用xmltodict库和dicttoxml库将JSON格式的数据转换为XML格式的数据。

总结

Python内置库提供了解析XML和JSON数据的方法，xmltodict和dicttoxml库提供了XML和JSON之间转换的方法。在实际应用中，我们可以使用这些库来处理XML和JSON格式的数据，并根据需要将其转换为其他格式的数据。