教你使用Python写一个简单的JSONParser
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引言
最近在学习 Python 的正则表达式内容，我看的是官方的文档，在文档的最后有一个例子，勾起了我的兴趣。它是用正则表达式来制作了一个简单的词法分析器。我觉得这个东西非常有趣，以前在学校的时候，有一次作业我是手写的，不过我感觉写得不好，勉强完成老师的作业吧，哈哈。所以，我参考这个例子写了一个 JSON 的词法分析，然后又加上了简单的语法分析程序。它的整个效果，有点类似于 python 标准库 json 的 json.load() 方法，不过是一个极其简陋的实现，而且基本上没有错误处理。
JSON Tokenizer
JSON 的词法分析，我主要是参考上面这个截图里面的方式，自己写了一个简单的示例。写得比较简单，应该说它只能支持 JSON 的一个简单子集。
这里 TOKEN 的种类，参考了 https://json.org，不过它的 JSON 的语法格式是带 whitespace 的，我不习惯处理这个，所以没有参考它的语法。经过词法分析之后，过滤掉了 空格、换行、制表符，我这里就是简单的丢弃不处理。
json_tokenizer.py
使用正则表达式来进行 JSON 的词法分析。
import json
import re
from typing import Dict, List, Union
# TOKEN 的种类
LEFT_BRACE = "LEFT_BRACE" # {
RIGHT_BRACE = "RIGHT_BRACE" # }
LEFT_BRACKET = "LEFT_BRACKET" # ]
RIGHT_BRACKET = "RIGHT_BRACKET" # [
COLON = "COLON" # :
COMMA = "COMMA" # ,
NUMBER = "NUMBER" # ".*?"
STRING = "STRING" # [1-9]\d*
BOOL = "BOOL" # true/false
NULL = "NULL" # null
NEWLINE = "NEWLINE" # \n
SKIP = "SKIP" # ' ', '\t'
MISMATCH = "MISMATCH" # mismatch
# 处理 token 的正则
token_specification = [
('LEFT_BRACE', r'[{]'),
('RIGHT_BRACE', r'[}]'),
('LEFT_BRACKET', r'[\[]'),
('RIGHT_BRACKET', r'[\]]'),
('COLON', r'[:]'),
('COMMA', r'[,]'),
('NUMBER', r'-?[1-9]+[0-9]*'),
('STRING', r'".*?"'),
('BOOL', r'(true)|(false)'),
('NULL', r'null'),
('NEWLINE', r'\n'),
('SKIP', r'[ \t]'),
('MISMATCH', r'.')
]
tok_regex = '|'.join('(?P<%s>%s)' % pair for pair in token_specification)
print("Debug: ", tok_regex)
def process(kind: str, value: str) -> Dict[str, Union[str, bool, int, None]]:
"""
处理输入的 kind 和 value，并生成 Dict 对象，简单表示 token 对象
"""
if kind == STRING:
# 去掉外层的双引号，暂时没有比较好的方式
return {"kind": kind, "value": value[1:-1]}
if kind == NUMBER:
return {"kind": kind, "value": int(value)}
if kind == BOOL:
if value == "true":
return {"kind": kind, "value": True}
else:
return {"kind": kind, "value": False}
if kind == NULL:
return {"kind": kind, "value": None}
return {"kind": kind, "value": value}
def tokenizer(json_str: str) -> List[Dict[str, Union[str, bool, int, None]]]:
"""
tokenizer
"""
tokens = []
for m in re.finditer(tok_regex, json_str):
# 获取 token 的类型
kind = m.lastgroup
# 获取 token 的值
value = m.group()
if kind == MISMATCH:
raise Exception("json format is error")
if kind == NEWLINE:
continue
if kind == SKIP:
continue
token = process(kind=kind, value=value)
tokens.append(token)
return tokens
if __name__ == "__main__":
json_doc = open("./demo.json", "r", encoding="utf-8").read()
tokens = tokenizer(json_doc)
if tokens:
json.dump(tokens, open("./json_tokens.json", "w",
encoding="utf-8"), ensure_ascii=False)
我这里把输入、输出数据全部放在文档里面了，下面我贴一下我输入数据和部分输出数据。
demo.json
{
"name": "小黑子",
"age": 3,
"gender": false,
"other_info": {
"friends": [
"嘎子",
"潘叔",
"狗"
],
"declaration": "练习时长两年半",
"hobbies": [
"唱",
"跳",
"rap",
"篮球?"
]
}
}
json_token.json 部分数据，数据我格式化了，所以比较长，这里只截取一部分。
JSON Parser
json_parser.py
对上一步生成的 token 序列，进行 parser，生成 JSON 对应的 Dict 对象。parser 的实现参考了 antlr4 的 json 语法文件，它去掉了 whitespace，处理起来更简单一点。
import json
from typing import Dict, Union
# TOKEN 的种类
LEFT_BRACE = "LEFT_BRACE" # {
RIGHT_BRACE = "RIGHT_BRACE" # }
LEFT_BRACKET = "LEFT_BRACKET" # ]
RIGHT_BRACKET = "RIGHT_BRACKET" # [
COLON = "COLON" # :
COMMA = "COMMA" # ,
NUMBER = "NUMBER" # ".*?"
STRING = "STRING" # [1-9]\d*
BOOL = "BOOL" # true/false
NULL = "NULL" # null
class Token(object):
"""为了简单，就不创建这个了"""
class JSON_Parser(object):
"""
JSON_Parser the class aims parse input token sequence into a python object or array.
"""
def __init__(self, tokens) -> None:
self.index = 0
self.tokens = tokens
def get_token(self) -> Dict[str, Union[str, int, bool, None]]:
"""
get current's token
"""
if self.index < len(self.tokens):
return self.tokens[self.index]
else:
raise Exception("index out of range.")
def move_token(self) -> Dict[str, Union[str, int, bool, None]]:
"""
move to next token and return it
"""
if self.index + 1 < len(self.tokens):
self.index = self.index + 1
return self.tokens[self.index]
else:
raise Exception("index out of range.")
def parse(self):
"""
parse whole json
"""
token = self.get_token()
if token.get("kind") == LEFT_BRACE:
return self.parse_obj()
elif token.get("kind") == LEFT_BRACKET:
return self.parse_arr()
else:
raise Exception("error json, neither object or array.")
def parse_obj(self):
"""
parse object
"""
obj = {}
token = self.move_token()
kind = token.get("kind")
# '{' '}'
if kind == RIGHT_BRACE:
return obj
# '{' pair (',' pair)* '}'
name, val = self.parse_pair()
obj[name] = val
while self.index < len(self.tokens):
token = self.move_token()
kind = token.get("kind")
if kind == COMMA:
self.move_token()
name, val = self.parse_pair()
obj[name] = val
elif kind == RIGHT_BRACE:
return obj
else:
raise Exception("parse object encounter error")
def parse_arr(self):
"""
parse array
"""
arr = []
token = self.move_token()
kind = token.get("kind")
# '[' ']'
if kind == RIGHT_BRACE:
return arr
# '[' value (',' value)* ']'
val = self.parse_value()
arr.append(val)
while self.index < len(self.tokens):
token = self.move_token()
kind = token.get("kind")
if kind == COMMA:
self.move_token()
val = self.parse_value()
arr.append(val)
elif kind == RIGHT_BRACKET:
return arr
else:
raise Exception("parse array encounter error")
def parse_value(self):
"""
parse value
"""
token = self.get_token()
kind = token.get("kind")
if kind == LEFT_BRACE:
return self.parse_obj()
elif kind == LEFT_BRACKET:
return self.parse_arr()
elif kind == STRING or kind == NUMBER or kind == BOOL:
return token.get("value")
elif kind == NULL:
return
else:
raise Exception("encounter unexcepted token")
def parse_pair(self):
"""
parse pair
"""
token = self.get_token()
kind = token.get("kind")
name = token.get("value")
# STRING ':' value
if kind == STRING:
token = self.move_token()
kind = token.get("kind")
if kind == COLON:
token = self.move_token()
return name, self.parse_value()
raise Exception("parse pair encounter error")
if __name__ == "__main__":
# json token 文件路径
TOKEN_PATH = "./json_tokens.json"
# 读取 token 序列
input_tokens = [token for token in json.load(
open(TOKEN_PATH, "r", encoding="utf-8"))]
if not input_tokens:
raise Exception("input token sequence is empty")
# 调试的时候，用来查表的，很方便定位到 index 走到哪一个 token 了
for i, tok in enumerate(input_tokens):
print(f"debug {i:2d} --> {tok}")
print("\n===========================================\n")
parser = JSON_Parser(tokens=input_tokens)
json_obj = parser.parse()
# 再将 object 转成 json 并格式化后输出
print(json.dumps(json_obj, ensure_ascii=False, indent=4))
输出结果：
到此这篇关于教你使用Python写一个简单的JSONParser的文章就介绍到这了,更多相关简单的JSONParser内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网！
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