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任务：编写一个递归函数来遍历 JSON 数据并获取所有 key 路径的组合。

具体实现：

• 为了达成这一需求，我们可以编写一个递归函数来遍历 JSON 数据的每个层级。该函数将利用 yield 关键字来逐个生成每个键的路径及其对应的值。
• 在处理过程中，我们将特别关注字典、列表和元组这三种数据类型，它们是构建 JSON 数据的基础。该函数首先会检查输入的 data 是否为字典、列表或元组。对于字典，函数将遍历每个键值对，并递归地调用自身来处理对应的值。若这些值属于基本数据类型，函数将生成包含当前完整路径和该值的元组。对于列表或元组，该函数将通过索引来标识每个元素的路径，并同样递归地处理每一个元素。
• 利用 yield 和 yield from 语句，这种方法能高效处理大型 JSON 数据，它通过逐步生成每个结果，从而无需一次性将所有数据加载到内存中。

补充一个知识点，在 Python 编程语言中，基本数据类型包括以下几种：

1. 整数 (int)：表示整数值，例如 1, -2, 100。
2. 浮点数 (float)：表示小数值，例如 3.14, -0.001, 1.0。
3. 布尔值 (bool)：表示真或假，只有两个值 True 和 False。
4. 字符串 (str)：表示文本数据，例如 "Hello, World!", 'Python'。
5. 列表 (list)：有序的可变集合，例如 [1, 2, 3], ['a', 'b', 'c']。
6. 元组 (tuple)：有序的不可变集合，例如 (1, 2, 3), ('a', 'b', 'c')。
7. 集合 (set)：无序的唯一元素集合，例如 {1, 2, 3}, {'a', 'b', 'c'}。
8. 字典 (dict)：键值对的对应关系，例如 {'name': 'Alice', 'age': 25}。
9. 字节 (bytes)：表示字节数据，例如 b'Hello', b'\x00\x01\x02'。
10. 字节数组 (bytearray)：可变的字节数组，例如 bytearray(b'Hello')。
11. 复数 (complex)：表示复数，例如 3 + 4j, -1.5 + 2.3j。
12. NoneType (None)：表示空值或缺失值，只有一个值 None。

这些数据类型在 Python 中用于不同的数据处理和存储需求。

代码示例 1，基础版 Python 代码：

def json_key_paths(json_obj, parent_path=""):
    """
    实现了一个递归函数 json_key_paths，用于遍历 JSON 对象并生成所有键的路径及其对应的值。

    输入：
         - json_obj：待遍历的 JSON 对象
         - parent_path：当前路径的前缀，默认为空字符串。
    输出：
         - 键的路径及其对应的值
    """
    if isinstance(json_obj, dict):  # 检查 json_obj 是否为字典类型。如果是字典，则遍历其键值对。
        for k, v in json_obj.items():
            # 构建当前层的路径，如果 parent_path 不为空，则在其后添加键 k，否则直接使用键 k。
            current_path = f"{parent_path}.{k}" if parent_path else k
            # 如果值 v 是字典、列表或元组，递归调用 json_key_paths；否则，生成当前路径和值的元组。
            if isinstance(v, (dict, list, tuple)):
                yield from json_key_paths(v, current_path)
            else:
                # 如果是基本数据类型，则产生当前路径
                yield current_path, v

    elif isinstance(json_obj, (list, tuple)):  # 检查 json_obj 是否为列表或元组类型。如果是列表或元组，遍历其元素。
        for index_, v in enumerate(json_obj, start=0):
            # 构建当前层的路径，使用索引 index_。
            current_path = f"{parent_path}[{index_}]"
            # 如果值 v 是字典、列表或元组，递归调用 json_key_paths；否则，生成当前路径和值的元组。
            if isinstance(v, (dict, list, tuple)):
                yield from json_key_paths(v, current_path)
            else:
                yield current_path, v


# 示例 JSON 数据
json_example = {
    "name": "John",
    "age": 30,
    "languages": ["English", "French"],
    "address": {"street": "1234 Elm St", "city": "Somewhere"},
    "cars": {
        "Nissan": ["Altima", "Leaf", "Maxima"],
        "Ford": {"Sedan": "Fiesta", "Truck": "F-150", "SUV": "Explorer"},
    },
    "isActive": True,
}
json_example = {
    "company": {
        "name": "Tech Innovations",
        "address": {
            "street": "123 Tech Lane",
            "city": "Innovation City",
            "state": "Tech State",
            "zip": "12345",
            "country": "Techland",
            "coordinates": {
                "latitude": "40.7128",
                "longitude": "-74.0060",
                "mapLink": "https://maps.google.com/?q=40.7128,-74.0060",
            },
        },
        "departments": {
            "engineering": {
                "manager": "John Doe",
                "employees": {"employee1": "Jane Smith", "employee2": "Bob Johnson"},
            },
            "marketing": {
                "manager": "Alice Brown",
                "employees": {"employee1": "Charlie Davis", "employee2": "Diana Evans"},
            },
            "sales": {
                "manager": "Eva Ford",
                "employees": {
                    "employee1": "George Gibson",
                    "employee2": "Helen Harris",
                },
            },
        },
        "projects": {
            "project1": {
                "name": "AI Development",
                "description": "Developing advanced AI algorithms",
                "team": {
                    "lead": "Ivy Irwin",
                    "members": {"member1": "Jack Jackson", "member2": "Katie King"},
                },
            },
            "project2": {
                "name": "Cloud Solutions",
                "description": "Building scalable cloud infrastructure",
                "team": {
                    "lead": "Liam Lee",
                    "members": {"member1": "Mia Martin", "member2": "Noah Nelson"},
                },
            },
        },
    }
}

# 实际上是生成包含当前完整路径和值的元组
# for tuple_ in json_key_paths(json_example):
#     print(tuple_)
for path, value in json_key_paths(json_example):
    print(f"{path} -> {value}")

这段代码实现了一个递归函数 json_key_paths，用于遍历 JSON 对象（字典、列表或元组）并生成所有键的路径及其对应的值。具体来说，它解决了以下问题：

• 遍历复杂结构：JSON 对象可能包含嵌套的字典、列表或元组，这个函数能够递归地遍历这些结构。
• 生成路径：对于每个键值对，生成从根节点到当前键的路径，路径格式为字符串，便于后续处理。
• 处理嵌套结构：对于嵌套的字典、列表或元组，递归调用自身，确保所有层级的键值对都能被遍历到。

结果如下：

实际上，上面的 Python 代码具有进一步优化的潜力。通过利用 collections.abc 模块中的 Mapping 和 Sequence，我们可以简化类型检查的过程。

collections.abc 模块是 Python 的容器抽象基类。这些抽象基类可用于判断一个具体类是否具有特定的接口，如是否可哈希或是否为映射类。Mapping：只读且可变的映射的抽象基类；Sequence：只读且可变的序列的抽象基类。抽象基类的应用：

• 确定类和示例是否拥有特定函数，如判断对象是否可迭代、是否有键值对、是否可哈希等。
• 可用作混入类，简化类的开发。
• 如实现 Set API 的类只需提供 __contains__、__iter__ 和 __len__ 方法。

代码示例 2，进阶版 Python 代码：

# 从 collections.abc 导入 Mapping 和 Sequence，用于类型检查。
from collections.abc import Mapping, Sequence


def json_key_paths(json_obj, parent_path=""):
    # 定义 base_data_type 元组，包含基本数据类型，用于排除这些类型以避免递归。
    base_data_type = (int, float, str, bool, bytes, complex, type(None))
    # 如果 json_obj 算是 Mapping 类型，遍历其键值对。
    if isinstance(json_obj, Mapping):
        for k, v in json_obj.items():
            # 构建当前路径 current_path，如果 parent_path 不为空，则使用字符串拼接来连接路径和键。
            current_path = f"{parent_path}.{k}" if parent_path else k
            # 如果值 v 是 Mapping 或 Sequence，且不是基本数据类型，递归调用 json_key_paths。
            if isinstance(v, (Mapping, Sequence)) and not isinstance(v, base_data_type):
                yield from json_key_paths(v, current_path)
            # 否则，生成当前路径和值。
            else:
                yield current_path, v
    # 如果 json_obj 是 Sequence 且不是基本数据类型，遍历其元素。
    elif isinstance(json_obj, Sequence) and not isinstance(json_obj, base_data_type):
        for index_, v in enumerate(json_obj):
            # 构建当前路径 current_path，使用字符串拼接来连接路径和索引。
            current_path = f"{parent_path}[{index_}]"
            # 如果值 v 是 Mapping 或 Sequence，且不是基本数据类型，递归调用 json_key_paths。
            if isinstance(v, (Mapping, Sequence)) and not isinstance(v, base_data_type):
                yield from json_key_paths(v, current_path)
            # 否则，生成当前路径和值。
            else:
                yield current_path, v


json_example = {
    "company": {
        "name": "Tech Innovations",
        "address": {
            "street": "123 Tech Lane",
            "city": "Innovation City",
            "state": "Tech State",
            "zip": "12345",
            "country": "Techland",
            "coordinates": {
                "latitude": "40.7128",
                "longitude": "-74.0060",
                "mapLink": "https://maps.google.com/?q=40.7128,-74.0060",
            },
        },
        "departments": {
            "engineering": {
                "manager": "John Doe",
                "employees": {"employee1": "Jane Smith", "employee2": "Bob Johnson"},
            },
            "marketing": {
                "manager": "Alice Brown",
                "employees": {"employee1": "Charlie Davis", "employee2": "Diana Evans"},
            },
            "sales": {
                "manager": "Eva Ford",
                "employees": {
                    "employee1": "George Gibson",
                    "employee2": "Helen Harris",
                },
            },
        },
        "projects": {
            "project1": {
                "name": "AI Development",
                "description": "Developing advanced AI algorithms",
                "team": {
                    "lead": "Ivy Irwin",
                    "members": {"member1": "Jack Jackson", "member2": "Katie King"},
                },
            },
            "project2": {
                "name": "Cloud Solutions",
                "description": "Building scalable cloud infrastructure",
                "team": {
                    "lead": "Liam Lee",
                    "members": {"member1": "Mia Martin", "member2": "Noah Nelson"},
                },
            },
        },
    }
}

for path, value in json_key_paths(json_example):
    print(f"{path} -> {value}")

结果如下：