[知识图谱实战篇] 一.数据抓取之Python3抓取JSON格式的电影实体

前面作者讲解了很多知识图谱相关的原理知识，包括知识图谱相关技术、Neo4j绘制关系图谱等，但还是缺少一个系统全面的实例。为了加深自己对知识图谱构建的认识，为后续创建贵州旅游知识图谱打下基础，作者学习了张宏伦老师的网易云课程（星球系列电影），强烈推荐大家去学习，并结合自己的理解和技术分享了该系列专栏，从数据采集、数据分析到知识图谱构建，文章后续会讲解中文数据的实体识别、关系抽取、知识展示等。

这是一篇基础性文章，希望对您有所帮助 ，尤其是刚入门的同学。同时也是因为最近准备博士考试，做题做吐了，写点新东西调节下心情，与君共勉，一起加油。

下载地址：https://download.csdn.net/download/eastmount/10947419

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再次强烈推荐大家阅读张宏伦老师的网易云课程及Github源码，受益匪浅。
https://github.com/Honlan/starwar-visualization/tree/master/star_war
https://study.163.com/course/courseLearn.htm?courseId=1003528010

张老师最终成果如下所示：http://zhanghonglun.cn/starwars/

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一.目标网站

我们的目标是构建一个《星球大战》7部电影的知识图谱，首先需要获取电影数据信息，常规的方法是通过豆瓣进行抓取，但是豆瓣收录的信息不完整，这里爬取 SWAPI 这个网站。
网址：https://swapi.co/documentation

这是全球首个量化的、可供编程使用的星球大战数据集，开发者汇总了星战系列电影中涉及的多个种类实体数据。它同时提供了Python编程语言包，swapi-python is built by the author of swapi, Paul Hallett。六个API对应六类实体：

• Films：http://swapi.co/api/films/1
• People：http://swapi.co/api/people/1
• Starships：http://swapi.co/api/starships/1
• Vehicles：http://swapi.co/api/vehicles/1
• Species：http://swapi.co/api/species/1
• Planets：http://swapi.co/api/planets/1

如下图表示Films提供的JSON格式数据。

通过http访问网址 https://swapi.co/api/films/1/ 即可获取如下所示的数据，包括电影标题《A New Hope》，这是第4部，人物实体characters对应的链接。

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二.抓取电影films页面

接着写爬虫获取基本电影的数据，循环遍历 https://swapi.co/api/films/7 七部电影的信息。

Python3 完整代码如下：
get_files.py

# coding: utf-8
import urllib.request as urllib2

#定义数组存所有电影
films = []

#循环写入七部电影的链接《星球大战》
for x in range(1,8):
    films.append('https://swapi.co/api/films/'+str(x)+'/')
    
#定义headers 防止网站反扒 Window系统
headers = {}
headers["User-Agent"] = "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/70.0.3538.102 Safari/537.36"

#写入文件
with open('films.csv','w') as file:
    for item in films:
        print(item)
        #请求访问网站
        request = urllib2.Request(url=item, headers=headers)
        #url打开
        response = urllib2.urlopen(request)
        result = response.read().decode('utf-8')
        print(result)
        file.write(result+"\n")

该程序获取了7部电影的JSON信息，并存储至films.csv文件中，如下图所示：

其中一部电影的完整信息如下：

HTTP 200 OK
Content-Type: application/json
Vary: Accept
Allow: GET, HEAD, OPTIONS

{
    "title": "A New Hope", 
    "episode_id": 4, 
    "opening_crawl": "It is a period of civil war.\r\nRebel spaceships, striking\r\nfrom a hidden base....", 
    "director": "George Lucas", 
    "producer": "Gary Kurtz, Rick McCallum", 
    "release_date": "1977-05-25", 
    "characters": [
        "https://swapi.co/api/people/1/", 
        "https://swapi.co/api/people/2/", 
        "https://swapi.co/api/people/3/", 
        "https://swapi.co/api/people/4/", 
        "https://swapi.co/api/people/5/", 
        "https://swapi.co/api/people/6/", 
        "https://swapi.co/api/people/7/", 
        "https://swapi.co/api/people/8/", 
        "https://swapi.co/api/people/9/", 
        "https://swapi.co/api/people/10/", 
        "https://swapi.co/api/people/12/", 
        "https://swapi.co/api/people/13/", 
        "https://swapi.co/api/people/14/", 
        "https://swapi.co/api/people/15/", 
        "https://swapi.co/api/people/16/", 
        "https://swapi.co/api/people/18/", 
        "https://swapi.co/api/people/19/", 
        "https://swapi.co/api/people/81/"
    ], 
    "planets": [
        "https://swapi.co/api/planets/2/", 
        "https://swapi.co/api/planets/3/", 
        "https://swapi.co/api/planets/1/"
    ], 
    "starships": [
        "https://swapi.co/api/starships/2/", 
        "https://swapi.co/api/starships/3/", 
        "https://swapi.co/api/starships/5/", 
        "https://swapi.co/api/starships/9/", 
        "https://swapi.co/api/starships/10/", 
        "https://swapi.co/api/starships/11/", 
        "https://swapi.co/api/starships/12/", 
        "https://swapi.co/api/starships/13/"
    ], 
    "vehicles": [
        "https://swapi.co/api/vehicles/4/", 
        "https://swapi.co/api/vehicles/6/", 
        "https://swapi.co/api/vehicles/7/", 
        "https://swapi.co/api/vehicles/8/"
    ], 
    "species": [
        "https://swapi.co/api/species/5/", 
        "https://swapi.co/api/species/3/", 
        "https://swapi.co/api/species/2/", 
        "https://swapi.co/api/species/1/", 
        "https://swapi.co/api/species/4/"
    ], 
    "created": "2014-12-10T14:23:31.880000Z", 
    "edited": "2015-04-11T09:46:52.774897Z", 
    "url": "https://swapi.co/api/films/1/"
}

下面补充下如何获取headers值，浏览器审查元素查看Network中的Headers实现。

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三.抓取所有实体页面

最后需要获取每一部电影中所有实体信息，包括以下五种实体，然后构建这些实体之间的关系。

• ‘characters’ 人物
• ‘planets’ 星球
• ‘starships’ 飞船
• ‘vehicles’ 装备
• ‘species’ 种族

这些实体可以通过遍历电影films实体中的元素，如charaters属性如下，表示一个个链接。再通过Request获取每一个实体的详细信息。

这里补充一个知识点，从文件读取的数据是字符串格式，需要转换为字典格式，才能供JSON查询，代码如下：

import json

#json.loads函数：将字符串转化为字典
json_info = '{"age": "12"}'
dict1 = json.loads(json_info)
print(str(type(json_info)), json_info)
print(str(type(dict1)), dict1)
print(dict1['age'])

输出结果如下：

<class 'str'> {"age": "12"}
<class 'dict'> {'age': '12'}
12

完整代码如下所示：
get_details.py

# coding: utf-8
import urllib.request as urllib2
import json

#设置headers
headers = {}
headers["User-Agent"] = "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/70.0.3538.102 Safari/537.36"

#读取文件-读取json信息并将json格式数据转换为字典
f = open('films.csv', 'r', encoding='utf-8')
films = []
for line in f.readlines():
    #print(line)
    print(line.strip('\n'))
    line = json.loads(line.strip('\n'))
    films.append(line)
f.close()

#遍历每部电影films的实体并获取其他实体
#获取 characters人物, planets星球, starships飞船, vehicles装备, species种族
targets = ['characters', 'planets', 'starships', 'vehicles', 'species']

for target in targets:
    print(target)
    #循环获取五类数据并存储至文件
    fw = open('film_' + target + '.csv', 'w')
    data = []
    #获取7部电影信息的实体名称
    for item in films:  
        tmp = item[target]  #实体对应的链接
        print(tmp)
        for t in tmp:
            if t in data: #如果实体已经存在则跳过 比如某部电影人物另一部也出现了
                continue
            else:
                data.append(t)
            
            #循环请求直到成功 防止网络延迟
            while 1:
                try:
                    print(t)
                    request = urllib2.Request(url=t, headers=headers)
                    response = urllib2.urlopen(request)
                    result = response.read().decode('utf-8')
                except Exception as e:
                    continue #请求失败循环继续
                else:
                    fw.write(result+"\n")
                    break #请求成功跳出循环
                finally:
                    pass
                
    #查看七部电影含这种实体多少个
    print(str(len(data)), target)
    fw.close()

print("success")

该程序共抓取87名角色、21颗星球、37艘飞船、39架战车、37个种族，以及这228个实体之间的1112次联系。

获取的文件数据如下所示：

讲到这里第一篇文章叙述完毕，快去尝试吧！后续将开展分析及实体、关系、属性的提取。

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PS：最近参加CSDN2018年博客评选，希望您能投出宝贵的一票。我是59号，Eastmount，杨秀璋。投票地址：https://bss.csdn.net/m/topic/blog_star2018/index

五年来写了320篇博客，12个专栏，是真的热爱分享，热爱CSDN这个平台，也想帮助更多的人，专栏包括Python、数据挖掘、网络爬虫、图像处理、C#、Android等。现在也当了两年老师，更是觉得有义务教好每一个学生，让贵州学子好好写点代码，学点技术，“师者，传到授业解惑也”，提前祝大家新年快乐。2019我们携手共进，为爱而生。

（By:Eastmount 2019-01-31 下午2点 http://blog.csdn.net/eastmount/）