python - SimpleJSON と NumPy 配列

Question

simplejsonを使用してnumpy配列をシリアル化する最も効率的な方法は何ですか?

Answer 1

dtype と次元を維持するには、次を試してください。

import base64
import json
import numpy as np

class NumpyEncoder(json.JSONEncoder):

    def default(self, obj):
        """If input object is an ndarray it will be converted into a dict 
        holding dtype, shape and the data, base64 encoded.
        """
        if isinstance(obj, np.ndarray):
            if obj.flags['C_CONTIGUOUS']:
                obj_data = obj.data
            else:
                cont_obj = np.ascontiguousarray(obj)
                assert(cont_obj.flags['C_CONTIGUOUS'])
                obj_data = cont_obj.data
            data_b64 = base64.b64encode(obj_data)
            return dict(__ndarray__=data_b64,
                        dtype=str(obj.dtype),
                        shape=obj.shape)
        # Let the base class default method raise the TypeError
        super(NumpyEncoder, self).default(obj)


def json_numpy_obj_hook(dct):
    """Decodes a previously encoded numpy ndarray with proper shape and dtype.

    :param dct: (dict) json encoded ndarray
    :return: (ndarray) if input was an encoded ndarray
    """
    if isinstance(dct, dict) and '__ndarray__' in dct:
        data = base64.b64decode(dct['__ndarray__'])
        return np.frombuffer(data, dct['dtype']).reshape(dct['shape'])
    return dct

expected = np.arange(100, dtype=np.float)
dumped = json.dumps(expected, cls=NumpyEncoder)
result = json.loads(dumped, object_hook=json_numpy_obj_hook)


# None of the following assertions will be broken.
assert result.dtype == expected.dtype, "Wrong Type"
assert result.shape == expected.shape, "Wrong Shape"
assert np.allclose(expected, result), "Wrong Values"

Answer 2

私simplejson.dumps(somearray.tolist())は最も便利なアプローチとして使用します（まだ使用simplejsonしていた場合、これはPython 2.5以前で立ち往生していることを意味します; 2.6以降にjsonは同じように機能する標準ライブラリモジュールがあるので、もちろんそれを使用します使用中の Python リリースがそれをサポートしている場合;-)。

より高い効率を求めて、json.JSONEncoderをサブクラス化することができます( ; 古いものが既にそのようなカスタマイズの可能性を提供しているかどうかはわかりません) 。間に合う」。ただし、パフォーマンスの観点から、そのようなアプローチで努力を正当化するのに十分なほど得られるとは思えません。jsonsimplejsondefaultnumpy.array

Answer 3

ディクショナリ内で 1 次元の numpy 配列をシリアル化するためのこの json サブクラス コードを見つけました。私はそれを試してみましたが、私にとってはうまくいきます。

class NumpyAwareJSONEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if isinstance(obj, numpy.ndarray) and obj.ndim == 1:
            return obj.tolist()
        return json.JSONEncoder.default(self, obj)

私の辞書は「結果」です。ファイル「data.json」に書き込む方法は次のとおりです。

j=json.dumps(results,cls=NumpyAwareJSONEncoder)
f=open("data.json","w")
f.write(j)
f.close()

Answer 4

これは、1D NumPy 配列から JSON に変換し、配列に戻す方法を示しています。

try:
    import json
except ImportError:
    import simplejson as json
import numpy as np

def arr2json(arr):
    return json.dumps(arr.tolist())
def json2arr(astr,dtype):
    return np.fromiter(json.loads(astr),dtype)

arr=np.arange(10)
astr=arr2json(arr)
print(repr(astr))
# '[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]'
dt=np.int32
arr=json2arr(astr,dt)
print(repr(arr))
# array([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])

---

tlauschの回答に基づいて、複雑な dtype を含む NumPy 配列の形状と dtype を保持しながら、NumPy 配列を JSON エンコードする方法を次に示します。

class NDArrayEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if isinstance(obj, np.ndarray):
            output = io.BytesIO()
            np.savez_compressed(output, obj=obj)
            return {'b64npz' : base64.b64encode(output.getvalue())}
        return json.JSONEncoder.default(self, obj)


def ndarray_decoder(dct):
    if isinstance(dct, dict) and 'b64npz' in dct:
        output = io.BytesIO(base64.b64decode(dct['b64npz']))
        output.seek(0)
        return np.load(output)['obj']
    return dct

# Make expected non-contiguous structured array:
expected = np.arange(10)[::2]
expected = expected.view('<i4,<f4')

dumped = json.dumps(expected, cls=NDArrayEncoder)
result = json.loads(dumped, object_hook=ndarray_decoder)

assert result.dtype == expected.dtype, "Wrong Type"
assert result.shape == expected.shape, "Wrong Shape"
assert np.array_equal(expected, result), "Wrong Values"

Answer 5

Russ の方法を n 次元の numpy 配列に適用したい場合は、これを試すことができます

class NumpyAwareJSONEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if isinstance(obj, numpy.ndarray):
            if obj.ndim == 1:
                return obj.tolist()
            else:
                return [self.default(obj[i]) for i in range(obj.shape[0])]
        return json.JSONEncoder.default(self, obj)

これは単純に n 次元配列を深さ "n" のリストのリストに変換します。このようなリストをキャストしてnumpy配列に戻すにmy_nparray = numpy.array(my_list)は、リストの「深さ」に関係なく機能します。

Answer 6

この方法で渡された関数だけでこれに答えることができますjson.dumps:

json.dumps(np.array([1, 2, 3]), default=json_numpy_serializer)

と

import numpy as np

def json_numpy_serialzer(o):
    """ Serialize numpy types for json

    Parameters:
        o (object): any python object which fails to be serialized by json

    Example:

        >>> import json
        >>> a = np.array([1, 2, 3])
        >>> json.dumps(a, default=json_numpy_serializer)

    """
    numpy_types = (
        np.bool_,
        # np.bytes_, -- python `bytes` class is not json serializable     
        # np.complex64,  -- python `complex` class is not json serializable  
        # np.complex128,  -- python `complex` class is not json serializable
        # np.complex256,  -- special handling below
        # np.datetime64,  -- python `datetime.datetime` class is not json serializable
        np.float16,
        np.float32,
        np.float64,
        # np.float128,  -- special handling below
        np.int8,
        np.int16,
        np.int32,
        np.int64,
        # np.object_  -- should already be evaluated as python native
        np.str_,
        np.timedelta64,
        np.uint8,
        np.uint16,
        np.uint32,
        np.uint64,
        np.void,
    )

    if isinstance(o, np.ndarray):
        return o.tolist()
    elif isinstance(o, numpy_types):        
        return o.item()
    elif isinstance(o, np.float128):
        return o.astype(np.float64).item()
    # elif isinstance(o, np.complex256): -- no python native for np.complex256
    #     return o.astype(np.complex128).item() -- python `complex` class is not json serializable 
    else:
        raise TypeError("{} of type {} is not JSON serializable".format(repr(o), type(o)))

検証済み:

need_addition_json_handeling = (
    np.bytes_,
    np.complex64,  
    np.complex128, 
    np.complex256, 
    np.datetime64,
    np.float128,
)


numpy_types = tuple(set(np.typeDict.values()))

for numpy_type in numpy_types:
    print(numpy_type)

    if numpy_type == np.void:
        # complex dtypes evaluate as np.void, e.g.
        numpy_type = np.dtype([('name', np.str_, 16), ('grades', np.float64, (2,))])
    elif numpy_type in need_addition_json_handeling:
        print('python native can not be json serialized')
        continue

    a = np.ones(1, dtype=nptype)
    json.dumps(a, default=json_numpy_serialzer)

Answer 7

Russ の回答を改善するには、np.generic scalarsも含めます。

class NumpyAwareJSONEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if isinstance(obj, np.ndarray) and obj.ndim == 1:
                return obj.tolist()
        elif isinstance(obj, np.generic):
            return obj.item()
        return json.JSONEncoder.default(self, obj)