本文将详细介绍如何使用python快速高效地读取zip压缩文件中的utf-8编码json文件,并将其转换为pandas dataframe和pyspark dataframe。我们将探讨多种方法,包括标准库方法、优化技巧以及处理大文件的策略。
准备工作与环境设置
在开始之前,确保已安装必要的python库:
pip install pandas pyspark pyarrow
使用标准库方法读取zip中的json
python的标准库zipfile提供了处理zip文件的基本功能。以下是基础读取方法:
import zipfile
import json
import pandas as pd
from pyspark.sql import sparksession
# 初始化spark会话
spark = sparksession.builder \
.appname("zip_json_reader") \
.getorcreate()
高效读取方法
方法1:使用zipfile和io模块
import zipfile
import json
import io
def read_json_from_zip_basic(zip_path, json_filename):
"""基础方法:读取zip中的单个json文件"""
with zipfile.zipfile(zip_path, 'r') as zip_ref:
with zip_ref.open(json_filename, 'r') as json_file:
# 读取并解析json内容
json_data = json.loads(json_file.read().decode('utf-8'))
return json_data
方法2:批量处理zip中的多个json文件
def read_multiple_json_from_zip(zip_path, file_extension='.json'):
"""读取zip中所有json文件"""
all_data = []
with zipfile.zipfile(zip_path, 'r') as zip_ref:
# 获取所有json文件
json_files = [f for f in zip_ref.namelist()
if f.endswith(file_extension)]
for json_file in json_files:
with zip_ref.open(json_file, 'r') as file:
try:
json_data = json.loads(file.read().decode('utf-8'))
all_data.append(json_data)
except json.jsondecodeerror as e:
print(f"error reading {json_file}: {e}")
return all_data
转换为pandas dataframe
方法1:直接转换
def zip_json_to_pandas_simple(zip_path, json_filename):
"""将zip中的json文件转换为pandas dataframe(简单版)"""
json_data = read_json_from_zip_basic(zip_path, json_filename)
# 如果json是数组格式,直接转换为dataframe
if isinstance(json_data, list):
return pd.dataframe(json_data)
# 如果json是对象格式,可能需要特殊处理
else:
return pd.dataframe([json_data])
方法2:使用pandas直接读取(推荐)
def zip_json_to_pandas_efficient(zip_path, json_filename):
"""高效方法:使用pandas直接读取zip中的json文件"""
with zipfile.zipfile(zip_path, 'r') as zip_ref:
with zip_ref.open(json_filename, 'r') as json_file:
# 使用pandas直接读取json流
df = pd.read_json(json_file, encoding='utf-8')
return df
方法3:处理大型json文件
import ijson
def read_large_json_from_zip(zip_path, json_filename):
"""使用流式处理读取大型json文件"""
items = []
with zipfile.zipfile(zip_path, 'r') as zip_ref:
with zip_ref.open(json_filename, 'r') as json_file:
# 使用ijson进行流式解析
parser = ijson.parse(json_file)
for prefix, event, value in parser:
# 根据json结构进行相应处理
if event == 'start_array' or event == 'end_array':
continue
# 这里需要根据实际json结构调整解析逻辑
return pd.dataframe(items)
转换为pyspark dataframe
方法1:通过pandas中转
def zip_json_to_pyspark_via_pandas(zip_path, json_filename):
"""通过pandas将zip中的json转换为pyspark dataframe"""
# 先读取为pandas dataframe
pandas_df = zip_json_to_pandas_efficient(zip_path, json_filename)
# 转换为pyspark dataframe
spark_df = spark.createdataframe(pandas_df)
return spark_df
方法2:直接使用pyspark读取(需解压)
import tempfile
import os
def zip_json_to_pyspark_direct(zip_path, json_filename):
"""将zip文件解压后使用pyspark直接读取"""
with tempfile.temporarydirectory() as temp_dir:
# 解压zip文件
with zipfile.zipfile(zip_path, 'r') as zip_ref:
zip_ref.extract(json_filename, temp_dir)
# 使用pyspark读取解压后的json文件
json_path = os.path.join(temp_dir, json_filename)
spark_df = spark.read \
.option("encoding", "utf-8") \
.json(json_path)
return spark_df
方法3:处理zip中的多个json文件
def multiple_zip_json_to_pyspark(zip_path):
"""读取zip中所有json文件到pyspark dataframe"""
all_dfs = []
with tempfile.temporarydirectory() as temp_dir:
with zipfile.zipfile(zip_path, 'r') as zip_ref:
# 解压所有json文件
json_files = [f for f in zip_ref.namelist() if f.endswith('.json')]
zip_ref.extractall(temp_dir, json_files)
# 读取所有json文件
for json_file in json_files:
json_path = os.path.join(temp_dir, json_file)
df = spark.read.option("encoding", "utf-8").json(json_path)
all_dfs.append(df)
# 合并所有dataframe
if all_dfs:
result_df = all_dfs[0]
for df in all_dfs[1:]:
result_df = result_df.union(df)
return result_df
else:
return spark.createdataframe([], schema=none)
处理大型zip文件的策略
方法1:分块读取
def read_large_zip_json_chunked(zip_path, json_filename, chunk_size=1000):
"""分块读取大型zip中的json文件"""
chunks = []
with zipfile.zipfile(zip_path, 'r') as zip_ref:
with zip_ref.open(json_filename, 'r') as json_file:
# 使用pandas的分块读取功能
for chunk in pd.read_json(json_file, encoding='utf-8',
lines=true, chunksize=chunk_size):
chunks.append(chunk)
# 合并所有块
if chunks:
return pd.concat(chunks, ignore_index=true)
else:
return pd.dataframe()
方法2:使用内存映射
def read_zip_json_with_mmap(zip_path, json_filename):
"""使用内存映射处理大型zip文件"""
import mmap
with zipfile.zipfile(zip_path, 'r') as zip_ref:
# 获取文件信息
file_info = zip_ref.getinfo(json_filename)
with zip_ref.open(json_filename, 'r') as json_file:
# 创建内存映射
with mmap.mmap(json_file.fileno(), 0, access=mmap.access_read) as mmapped_file:
df = pd.read_json(mmapped_file, encoding='utf-8')
return df
性能优化建议
1. 使用适当的数据类型
def optimize_pandas_dataframe(df):
"""优化pandas dataframe的内存使用"""
# 转换数据类型以减少内存使用
for col in df.columns:
if df[col].dtype == 'object':
# 尝试转换为分类类型
if df[col].nunique() / len(df) < 0.5:
df[col] = df[col].astype('category')
# 转换数值类型
elif df[col].dtype in ['int64', 'float64']:
df[col] = pd.to_numeric(df[col], downcast='integer')
return df
2. 并行处理
from concurrent.futures import threadpoolexecutor
def parallel_zip_processing(zip_paths, processing_function, max_workers=4):
"""并行处理多个zip文件"""
with threadpoolexecutor(max_workers=max_workers) as executor:
results = list(executor.map(processing_function, zip_paths))
return results
完整示例代码
import zipfile
import json
import pandas as pd
from pyspark.sql import sparksession
import tempfile
import os
class zipjsonreader:
"""zip文件中的json读取器"""
def __init__(self):
self.spark = sparksession.builder \
.appname("zip_json_reader") \
.getorcreate()
def read_to_pandas(self, zip_path, json_filename=none, optimize=true):
"""读取zip中的json文件到pandas dataframe"""
# 如果未指定文件名,自动查找第一个json文件
if json_filename is none:
with zipfile.zipfile(zip_path, 'r') as zip_ref:
json_files = [f for f in zip_ref.namelist()
if f.endswith('.json')]
if not json_files:
raise valueerror("no json files found in zip")
json_filename = json_files[0]
# 读取json文件
with zipfile.zipfile(zip_path, 'r') as zip_ref:
with zip_ref.open(json_filename, 'r') as json_file:
df = pd.read_json(json_file, encoding='utf-8')
# 优化内存使用
if optimize:
df = self._optimize_dataframe(df)
return df
def read_to_pyspark(self, zip_path, json_filename=none):
"""读取zip中的json文件到pyspark dataframe"""
# 使用临时目录解压文件
with tempfile.temporarydirectory() as temp_dir:
with zipfile.zipfile(zip_path, 'r') as zip_ref:
if json_filename:
# 解压指定文件
zip_ref.extract(json_filename, temp_dir)
json_path = os.path.join(temp_dir, json_filename)
else:
# 解压所有json文件
json_files = [f for f in zip_ref.namelist()
if f.endswith('.json')]
if not json_files:
raise valueerror("no json files found in zip")
zip_ref.extractall(temp_dir, json_files)
json_path = temp_dir
# 使用pyspark读取
df = self.spark.read \
.option("encoding", "utf-8") \
.json(json_path)
return df
def _optimize_dataframe(self, df):
"""优化dataframe内存使用"""
for col in df.columns:
col_type = df[col].dtype
if col_type == 'object':
# 转换为分类类型
num_unique_values = len(df[col].unique())
num_total_values = len(df[col])
if num_unique_values / num_total_values < 0.5:
df[col] = df[col].astype('category')
elif col_type in ['int64']:
# 下转换整数类型
df[col] = pd.to_numeric(df[col], downcast='integer')
elif col_type in ['float64']:
# 下转换浮点类型
df[col] = pd.to_numeric(df[col], downcast='float')
return df
def close(self):
"""关闭spark会话"""
self.spark.stop()
# 使用示例
if __name__ == "__main__":
reader = zipjsonreader()
try:
# 读取到pandas
pandas_df = reader.read_to_pandas('data.zip', 'example.json')
print("pandas dataframe:")
print(pandas_df.head())
print(f"pandas dataframe shape: {pandas_df.shape}")
# 读取到pyspark
spark_df = reader.read_to_pyspark('data.zip', 'example.json')
print("\npyspark dataframe:")
spark_df.show(5)
print(f"pyspark dataframe count: {spark_df.count()}")
finally:
reader.close()
总结
本文介绍了多种高效读取zip压缩文件中utf-8编码json数据的方法:
对于pandas dataframe:
- 使用
zipfile和pandas.read_json直接读取 - 处理大型文件时使用分块读取
- 优化数据类型以减少内存使用
对于pyspark dataframe:
- 通过pandas中转(适合中小型数据)
- 解压后直接读取(适合大型数据)
- 支持处理zip中的多个json文件
性能优化:
- 使用适当的数据类型
- 并行处理多个文件
- 流式处理大型文件
根据数据大小和处理需求选择合适的方法,可以在保证性能的同时高效地处理zip压缩文件中的json数据。
以上就是使用python高效读取zip压缩文件中的json数据的详细内容,更多关于python读取zip文件的json数据的资料请关注代码网其它相关文章!
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