In einem Computersystem ist die richtige Verwaltung einer Datenbank von entscheidender Bedeutung. Historisch gesehen wurden diese strukturierten Datenbanken von der Sprache SQL (Structured Query Language) gepflegt. Seit einiger Zeit hat sich jedoch eine andere Form von Datenbanken immer mehr durchgesetzt: NoSQL-Datenbanken, d. h. Datenbanken, die mit anderen Computersprachen als SQL gepflegt werden. Und unter diesen Sprachen hat eine an Popularität gewonnen.
Was ist JSON?
Wie in der Mozilla-Webdokumentation definiert, ist JSON, das Akronym für „JavaScript Object Notation“, ein textbasiertes Datenformat, das verwendet wird, um strukturierte Daten auf ähnliche Weise wie Javascript-Objekte darzustellen.
Dieses Format hat sich dank seiner einfachen, aber ausdrucksstarken Struktur als bevorzugte Wahl für die Darstellung und den Austausch von Daten etabliert. Das Format zeichnet sich durch seine Leichtigkeit, seine Lesbarkeit und seine Fähigkeit aus, sich leicht an alle Arten von Daten anzupassen.
Wie können wir unsere Daten in JSON strukturieren?
Die Struktur von JSON basiert auf einer Reihe von Schlüssel-Wert-Paaren, wobei jedes Paar durch geschweifte Klammern abgegrenzt wird. Die Schlüssel, die als Zeichenketten dargestellt werden, identifizieren die zugehörigen Werte.
Diese Werte können Objekte, Arrays, Zeichenketten, Zahlen, Booleans oder Nullwerte sein. Eine Folge von Schlüssel-Wert-Paaren bildet ein JSON-Objekt, und mehrere Objekte können in einem Array zusammengefasst werden.
Nehmen wir als Beispiel die folgende JSON-Struktur:
{
"Angestellter": {
"Name": "Dupont",
"Vorname": "Jean",
"Alter": 30,
"Abteilung": "Human Resources".
},
"Projekte": [
"Mitarbeitermanagement",
"Prozessoptimierung"
]
} 
In diesem Beispiel haben wir ein Hauptobjekt, das aus zwei Schlüssel-Wert-Paaren besteht:
- Der Schlüssel „Mitarbeiter“ zeigt auf ein Objekt, das die Details eines Mitarbeiters darstellt. Die Unterschlüssel umfassen „Name“, „Vorname“, „Alter“ und „Abteilung“, die jeweils mit einem bestimmten Wert verknüpft sind.
- Der Schlüssel „Projekte“ zeigt auf eine Tabelle, die die Projekte darstellt, an denen der Angestellte teilnimmt. Das Array enthält zwei String-Elemente.
Welche Datentypen gibt es in JSON?
JSON unterstützt mehrere Datentypen und ermöglicht es so, verschiedene Formen von Informationen zu speichern und zu manipulieren. Die wichtigsten Typen sind die folgenden:
- Objekt (Object): Eine ungeordnete Sammlung von Schlüssel-Wert-Paaren.
- Array (Array): Eine geordnete Liste von Werten.
- Zeichenkette (String): Eine Folge von Unicode-Zeichen, die von Anführungszeichen eingerahmt wird.
- Zahl (Number): Ein numerischer Wert, ganzzahlig oder mit Gleitkomma.
- Boolean (Boolean): Nimmt den Wert true (wahr) oder false (falsch) an.
- Null: Zeigt an, dass kein Wert vorhanden ist.
Welche Anwendungen gibt es für das JSON-Format?
Wir werden hier drei mögliche Anwendungen des JSON-Formats unterscheiden, insbesondere im Kontext der Data Science. Erstens wird JSON aufgrund seiner leichten Struktur und seiner Lesbarkeit häufig verwendet, um Daten zwischen verschiedenen Anwendungen und Diensten auszutauschen.
Nehmen wir zum Beispiel an, dass wir Daten aus einer statistischen Analyse austauschen möchten. Die Ergebnisse können in einem JSON-Objekt eingekapselt und dann an andere Interessengruppen oder Anwendungen weitergeleitet werden. Dieser Ansatz vereinfacht dann das Verständnis der Daten und ihre Integration in verschiedene Kontexte.
{
"type": "statistical_analysis",
"Daten": {
"durchschnitt": 75.2,
"Standardabweichung": 5.8,
"ergebnisse": [72, 80, 68, 75, 82],
}
} Zweitens, und wie bereits in der Einleitung erwähnt, wird JSON immer mehr zur Sprache der Wahl bei der Datenbankverwaltung. NoSQL-Datenbanken, insbesondere dokumentenbasierte Datenbanken, übernehmen häufig JSON als Speicherformat. Ebenso eignet sich JSON hervorragend für die Speicherung von temporären Daten. Temporäre Daten können z. B. vom Nutzer generiert werden, etwa bei einem Formular, das auf einer Website abgeschickt wird.
Das folgende Beispiel zeigt, wie das JSON-Format Daten speichern kann, hier im Fall einer Online-Bestellung :
{
"user_id": 1,
"Name": "Smith",
"Bestellungen": [
{"Produkt": "Buch", "Menge": 2},
{"Produkt": "Kugelschreiber", "Menge": 5}}
],
"Adresse": {
"Straße": "1 Terrasse Bellini",
"Stadt": "Puteaux",
"Postleitzahl": "92800".
}
} Schließlich findet JSON auch seinen Platz bei der Datenmanipulation. Ob es sich um die Darstellung von Analyseergebnissen, Modellkonfigurationen oder Datensätzen handelt, JSON macht es einfach, diese Informationen darzustellen und auszutauschen.
Nehmen wir z. B. an, wir haben einen Datensatz, der die Leistungen von Schülern in verschiedenen Fächern darstellt. Diese Daten können in JSON strukturiert werden, um sie einfach in Analysen oder Visualisierungen zu verwenden:
[ {
"Schüler": "Alice",
"Fächer": {
"mathematik": 90,
"naturwissenschaften": 85,
"Geschichte": 78
}
},
{
"Schüler": "Bob",
"Fächer": {
"mathematik": 88,
"Naturwissenschaften": 92,
"Geschichte": 80
}
} ] 
Fazit
JSON wird immer mehr zum Format der Wahl, wenn es darum geht, Daten zu manipulieren, zu speichern und auszutauschen. Die Sprache wird heute nicht nur in NoSQL-Datenbanken, sondern auch bei der Programmierung von API-Code und Webdiensten eingesetzt.
Um ein Experte in der Verwaltung von Datenbanken, sowohl SQL als auch NoSQL, zu werden, zögere nicht, die von DataScientest angebotene Ausbildung zum Data Engineer zu absolvieren!
