背景介绍

当需要处理JSON格式的数据时，开发者需要掌握如何从文件中读取结构化数据，并执行特定的处理逻辑。本问题要求从包含数字的JSON中提取数组元素，并计算其平均值，这涉及两个核心概念：文件读取与数据处理。通过本项目，我们可以学习到如何处理JSON解析和数组操作，同时验证代码的健壮性。

思路分析

1. 数据结构解析：首先需识别JSON数据的结构，明确其包含的字段和类型。如果文件中包含多个数字的数组，需确保解析过程能够正确识别数组元素。
2. 数据处理逻辑：计算数组的平均值需要依赖数学运算，这涉及到对数组元素的总和进行求和并除以数组长度。需要注意处理可能出现的边界情况，例如数组为空、长度为零等异常情况。
3. 文件读取与写入：本问题要求独立运行脚本，因此必须确保文件读取和处理过程的可执行性。通过使用标准库的json模块，可以实现数据的高效读取。

代码实现

import json

def calculate_average(json_data):
    # 读取JSON文件
    try:
        with open(json_data, 'r') as file:
            data = json.load(file)
    except FileNotFoundError:
        raise FileNotFoundError(f"文件 {json_data} 未找到。请检查文件路径。")

    # 检查数组存在性
    if 'numbers' not in data:
        raise ValueError("JSON 数据中未找到 'numbers' 字段。")

    # 解析数组
    numbers = data['numbers']

    # 计算平均值
    if len(numbers) == 0:
        raise ValueError("数组中无元素，无法计算平均值。")

    average = sum(numbers) / len(numbers)
    return {"average": average}

# 示例应用
try:
    result = calculate_average("{\"numbers\": [10, 20, 30]}")
    print("处理结果:", result)
except ValueError as e:
    print("错误:", e)

总结

本项目通过读取JSON数据并执行计算，验证了文件读取与数据处理的核心能力。代码实现了从JSON文件中提取数组元素、计算平均值的功能，并通过异常处理确保程序的健壮性。这不仅展示了编程思维，还验证了中级开发者在实际应用中的问题解决能力。