本文旨在指导读者如何使用 Pandas 库中的 `json_normalize` 函数处理包含嵌套列表的 JSON 文件，将其转换为易于分析的表格数据。我们将详细介绍如何针对不同的嵌套层级进行展平操作，并演示如何将展平后的数据合并成一个完整的 DataFrame。通过本文的学习，读者将能够有效地处理复杂的 JSON 数据，并将其应用于实际的数据分析任务中。
准备工作
首先，确保你已经安装了 Pandas 库。如果没有安装，可以使用 pip 进行安装：
pip install pandas
加载 JSON 数据
假设我们有一个名为 data.json 的 JSON 文件，内容如下：
[{
"uuid": "a2d89c9b-6e2e-4e3a-8d60-bf3ce2fe3fda",
"timestamp": "2023-11-23 00:26:31.851000 UTC",
"process_timestamp": "2023-11-23 00:26:32.326000 UTC",
"visitor_id": "oeu1700282566730r0.9025758502018271",
"session_id": "AUTO",
"account_id": "25408250069",
"experiments": {
"list": [{
"element": {
"campaign_id": "26314710187",
"experiment_id": "26322360336",
"variation_id": "26314800349",
"is_holdback": "false"
}
}]
},
"entity_id": "25754820685",
"attributes": {
"list": [{
"element": {
"id": null,
"name": "",
"type": "browserId",
"value": "gc"
}
}, {
"element": {
"id": null,
"name": "",
"type": "campaign",
"value": "blablabla"
}
}, {
"element": {
"id": null,
"name": "",
"type": "device",
"value": "desktop"
}
}, {
"element": {
"id": null,
"name": "",
"type": "device_type",
"value": "desktop_laptop"
}
}, {
"element": {
"id": null,
"name": "",
"type": "referrer",
"value": "https://bookings.perrito.com/21df6542"
}
}, {
"element": {
"id": null,
"name": "",
"type": "source_type",
"value": "campaign"
}
}, {
"element": {
"id": null,
"name": "",
"type": "currentTimestamp",
"value": "1700699073915"
}
}, {
"element": {
"id": null,
"name": "",
"type": "offset",
"value": "300"
}
}]
},
"user_ip": "72.38.10.0",
"user_agent": "Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_7) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/116.0.0.0 Safari/537.36",
"referer": "https://bookings.perrito.com/",
"event_type": "other",
"event_name": "transaction",
"revenue": "240939",
"value": null,
"quantity": null,
"tags": {
"key_value": [{
"key": "tour_id",
"value": "386"
}, {
"key": "booking_id",
"value": "123456"
}, {
"key": "payment_type",
"value": "creditcard"
}, {
"key": "revenue",
"value": "240939"
}, {
"key": "pax",
"value": "1"
}, {
"key": "tour_name",
"value": "Best Viaje ever"
}, {
"key": "extras",
"value": "245.00"
}]
},
"revision": "859",
"client_engine": "js",
"client_version": "0.188.1",
"element": {
"campaign_id": "26314710187",
"experiment_id": "26322360336",
"variation_id": "26314800349",
"is_holdback": "false"
}
}]使用以下代码加载 JSON 数据：
import json
import pandas as pd
with open("data.json", "r") as f:
data = json.load(f)使用 json_normalize 展平数据
json_normalize 函数可以将 JSON 数据展平为表格形式。对于包含嵌套列表的 JSON，我们需要指定 record_path 参数来告诉函数需要展平的列表路径。
首先，定义一些顶层字段作为元数据，这些字段将作为索引字段保留在展平后的数据中：
meta = [
"uuid",
"timestamp",
"process_timestamp",
"visitor_id",
"session_id",
"account_id",
"entity_id",
"user_ip",
"user_agent",
"referer",
"event_type",
"event_name",
"revenue",
"value",
"quantity",
"revision",
"client_engine",
"client_version",
]接下来，针对 experiments.list、attributes.list 和 tags.key_value 这三个嵌套列表分别进行展平：
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experiments_list = pd.json_normalize(
data=data,
record_path=["experiments", "list"],
meta=meta,
record_prefix="experiments.list.",
)
attributes_list = pd.json_normalize(
data=data,
record_path=["attributes", "list"],
meta=meta,
record_prefix="attributes.list.",
)
tags_key_value = pd.json_normalize(
data=data,
record_path=["tags", "key_value"],
meta=meta,
record_prefix="tags.key_value.",
)在上述代码中，record_path 参数指定了需要展平的列表路径，meta 参数指定了需要保留的元数据字段，record_prefix 参数用于为展平后的字段添加前缀，避免命名冲突。
合并展平后的数据
展平后的数据分别存储在 experiments_list、attributes_list 和 tags_key_value 三个 DataFrame 中。为了将这些数据合并成一个完整的 DataFrame，可以使用 pd.merge 函数：
out = (
pd.merge(left=experiments_list, right=attributes_list, on=meta)
.merge(right=tags_key_value, on=meta)
)pd.merge 函数根据指定的元数据字段将 DataFrame 进行合并。注意，由于每个嵌套列表的长度可能不同，合并后的 DataFrame 可能会出现重复的行。
示例代码
以下是完整的示例代码：
import json
import pandas as pd
with open("data.json", "r") as f:
data = json.load(f)
meta = [
"uuid",
"timestamp",
"process_timestamp",
"visitor_id",
"session_id",
"account_id",
"entity_id",
"user_ip",
"user_agent",
"referer",
"event_type",
"event_name",
"revenue",
"value",
"quantity",
"revision",
"client_engine",
"client_version",
]
experiments_list = pd.json_normalize(
data=data,
record_path=["experiments", "list"],
meta=meta,
record_prefix="experiments.list.",
)
attributes_list = pd.json_normalize(
data=data,
record_path=["attributes", "list"],
meta=meta,
record_prefix="attributes.list.",
)
tags_key_value = pd.json_normalize(
data=data,
record_path=["tags", "key_value"],
meta=meta,
record_prefix="tags.key_value.",
)
out = (
pd.merge(left=experiments_list, right=attributes_list, on=meta)
.merge(right=tags_key_value, on=meta)
)
print(out)注意事项
- 在使用 json_normalize 函数时，需要仔细分析 JSON 数据的结构，确定正确的 record_path 和 meta 参数。
- 如果 JSON 数据中包含多个嵌套层级，可能需要多次调用 json_normalize 函数进行展平。
- 合并展平后的数据时，需要注意数据重复的问题，可以根据实际需求进行去重或聚合操作。
总结
本文介绍了如何使用 Pandas 库中的 json_normalize 函数处理包含嵌套列表的 JSON 文件。通过指定 record_path 和 meta 参数，我们可以将 JSON 数据展平为表格形式，并使用 pd.merge 函数将展平后的数据合并成一个完整的 DataFrame。掌握这些技巧可以帮助我们更有效地处理复杂的 JSON 数据，并将其应用于实际的数据分析任务中。
