将 Pandas DataFrame 和元数据保存为 JSON 格式

Question

我需要将 Pandas DataFrame 以及一些元数据保存到 JSON 格式的文件中。 （JSON 格式是必需的。）

背景
A)我可以使用DataFrame.to_json() 和DataFrame.from_json() 成功地从/向JSON 读取/写入我相当大的Pandas Dataframe。没问题。

B) 我可以使用json.dump()/json.load() 将我的元数据（dict）保存为 JSON 没有问题

我的第一次尝试
由于 Pandas 不直接支持 DataFrame 元数据，我的第一个想法是

top_level_dict = {}
top_level_dict['data'] = df.to_dict()
top_level_dict['metadata'] = {'some':'stuff'}
json.dump(top_level_dict, fp)

故障模式
C) 我发现即使是

df_dict = df.to_dict()
json.dump(df_dict, fp)

失败：

TypeError: key (u'US', 112, 5, 80, 'wl') is not a string

D) 调查，我发现补码也失败了。

df.to_json(fp)
json.load(fp)

失败

384             raise ValueError("No JSON object could be decoded")
ValueError: Expecting : delimiter: line 1 column 17 (char 16)

看来 Pandas JSON 格式和 Python 的 JSON 库不兼容。

我的第一个想法是寻找一种方法来修改 C 的 df.to_dict() 输出，使其适合 Python 的 JSON 库，但我一直听到“如果你正在努力做某事在 Python 中，你可能做错了。”在我的脑海里。

问题
将元数据添加到 Pandas DataFrame 并存储到 JSON 格式文件的规范/推荐方法是什么？

Python 2.7.10
熊猫 0.17

编辑 1：
在尝试 Evan Wright 的出色答案时，我发现了问题的根源：Pandas（截至 0.17）不喜欢将多索引数据帧保存到 JSON。我为保存我的（多索引）DataFrames 而创建的库在调用DataFrame.to_json() 之前悄悄地执行df.reset_index()。我的新代码不是。所以它是 DataFrame.to_json() 在 MultiIndex 上打嗝。

课程：阅读文档孩子，即使它是您自己的文档。

编辑 2：

如果您需要将 DataFrame 和元数据都存储在 单个 JSON 对象中，请参阅下面的答案。

Answer 1

您应该能够将数据放在单独的行中。

写作：

f = open('test.json', 'w')
df.to_json(f)
print >> f
json.dump(metadata, f)

阅读：

f = open('test.json')
df = pd.read_json(next(f))
metdata = json.loads(next(f))

Answer 2

在我的问题中，我错误地指出我需要文件中的 JSON。在这种情况下，埃文赖特的回答是我首选的解决方案。

就我而言，我实际上需要将 JSON 输出作为单个“blob”存储在数据库中，因此我的字典整理方法似乎是必要的。

如果您同样需要将数据和元数据存储在单个 JSON blob 中，则以下代码将起作用：

top_level_dict = {}
top_level_dict['data'] = df.to_dict()
top_level_dict['metadata'] = {'some':'stuff'}
with open(FILENAME, 'w') as outfile:
    json.dump(top_level_dict, outfile)

只要确保 DataFrame 是单索引的。如果是多索引，请在执行上述操作之前重置索引（即df.reset_index()）。

读回数据：

with open(FILENAME, 'r') as infile:
    top_level_dict = json.load(infile)

df_as_dict = top_level_dict.pop('data', {})
df = pandas.DataFrame().as_dict(df_as_dict)

meta = top_level_dict['metadata']

此时，您需要重新创建多索引（如果适用）