XPath
XPath，全称 XML Path Language，即 XML 路径语言，它是一门在 XML 文档中查找信息的语言。最初是用来搜寻 XML 文档的，但同样适用于 HTML 文档的搜索。所以在做爬虫时完全可以使用 XPath 做相应的信息抽取。
1. XPath 概览
XPath 的选择功能十分强大，它提供了非常简洁明了的路径选择表达式。另外，它还提供了超过 100 个内建函数，用于字符串、数值、时间的匹配以及节点、序列的处理等，几乎所有想要定位的节点都可以用 XPath 来选择。
官方文档：https://www.w3.org/TR/xpath/
2. XPath 常用规则
| 表达式 | 描述 |
|---|---|
| nodename | 选取此节点的所有子节点 |
| / | 从当前节点选区直接子节点 |
| // | 从当前节点选取子孙节点 |
| . | 选取当前节点 |
| .. | 选取当前节点的父节点 |
| @ | 选取属性 |
这里列出了 XPath 的常用匹配规则，示例如下：
//title[@lang='eng']
这是一个 XPath 规则，代表的是选择所有名称为 title，同时属性 lang 的值为 eng 的节点，后面会通过 Python 的 lxml 库，利用 XPath 进行 HTML 的解析。
3. 安装
windows->python3环境下：pip install lxml
4. 实例引入
from lxml import etree
text = '''
'''
首先导入 lxml 库的 etree 模块，然后声明一段 HTML 文本，调用 HTML 类进行初始化，成功构造一个 XPath 解析对象。注意：HTML 文本中最后一个 li 节点没有闭合，但是 etree 模块可以自动修正 HTML 文本。
调用 tostring() 方法即可输出修正后的 HTML 代码，但结果是 bytes 类型，可以用 decode() 方法将其转化为 str 类型，结果如下：
经过处理后，li 节点标签被补全，并且还自动添加了 body、html 节点。
还可以直接读取文本文件进行解析：
from lxml import etree
html = etree.parse('./test.html', etree.HTMLParser())
result = etree.tostring(html)
print(result.decode('utf-8'))
test.html 的内容就是上面例子的 HTML 代码，内容如下：
这次输出结果略有不同，多了一个 DOCTYPE 声明，不过对解析没有任何影响，结果如下：
5. 所有节点
用以 // 开头的 XPath 规则来选取所有符合要求的节点：
from lxml import etree
html = etree.parse('./test.html', etree.HTMLParser())
result = html.xpath('//*')
print(result)
# 运行结果
"""
[, ,
, ,
, ,
, ,
, ,
, ,
, ]
"""
* 代表匹配所有节点，返回的结果是一个列表，每个元素都是一个 Element 类型，后跟节点名称。
也可以指定匹配的节点名称：
from lxml import etree
html = etree.parse('./test.html', etree.HTMLParser())
result = html.xpath('//li')
print(result)
# 运行结果
[, , ,
, ]
取出其中某个对象时可以直接用索引。
6. 子节点
通过 / 或 // 即可查找元素的子节点或子孙节点。选择 li 节点的所有直接 a 子节点：
from lxml import etree
html = etree.parse('.test.html', etree.HTMLParser())
result = html.xpath('//li/a')
print(result)
此处的 / 用来获取直接子节点，如果要获取所有子孙节点，将 / 换成 // 即可。
7. 父节点
知道子节点，查询父节点可以用 .. 来实现：
# 获得 href 属性为 link4.html 的 a 节点的父节点的 class 属性
# 方法一
from lxml import etree
html = etree.parse('./test.html', etree.HTMLParser())
result = html.xpath('//a[@href="link4.html"]/../@class')
print(result)
# 方法二
from lxml import etree
html = etree.parse('./test.html', etree.HTMLParser())
result = html.xpath('//a[@href="link4.html"]/parent::*/@class')
print(result)
# 运行结果：['item-1']
8. 属性匹配
匹配时可以用@符号进行属性过滤：
from lxml import etree
html = etree.parse('./test.html', etree.HTMLParser())
result = html.xpath('//li[@class="item-inactive"]')
print(result)
# 运行结果：[]
9. 文本获取
有两种方法：一是获取文本所在节点后直接获取文本，二是使用 //。
# 第一种
from lxml import etree
html = etree.parse('./test.html', etree.HTMLParser())
result = html.xpath('//li[@class="item-0"]/a/text()')
print(result)
# 第二种
from lxml import etree
html = etree.parse('./test.html', etree.HTMLParser())
result = html.xpath('//li[@class="item-0"]//text()')
print(result)
第二种方法会获取到补全代码时换行产生的特殊字符，推荐使用第一种方法，可以保证获取的结果是整洁的。
10. 属性获取
在 XPath 语法中，@符号相当于过滤器，可以直接获取节点的属性值：
from lxml import etree
html = etree.parse('./test.html', etree.HTMLParser())
result = html.xpath('//li/a/@href')
print(result)
# 运行结果：['link1.html', 'link2.html', 'link3.html', 'link4.html', 'link5.html']
11. 属性多值匹配
有时候，某些节点的某个属性可能有多个值：
from lxml import etree
text = '''
first item
'''
html = etree.HTML(text)
result = html.xpath('//li[contains(@class, "li")]/a/text()')
print(result)
# 运行结果：['first item']
12. 多属性匹配
当前节点有多个属性时，需要同时进行匹配：
from lxml import etree
text = '''
first item
'''
html = etree.HTML(text)
result = html.xpath('//li[contains(@class, "li") and @name="item"]/a/text()')
print(result)
# 运行结果：['first item']
扩展：XPath 运算符
| 运算符 | 描述 | 实例 | 返回值 |
|---|---|---|---|
| or | 或 | age=18 or age=20 | age=18：True；age=21：False |
| and | 与 | age>18 and age<21 | age=20：True；age=21：False |
| mod | 计算除法的余数 | 5 mod 2 | 1 |
| | | 计算两个节点集 | //book | //cd | 返回所有拥有 book 和 cd 元素的节点集 |
| + | 加法 | 5 + 3 | 8 |
| - | 减法 | 5 - 3 | 2 |
| * | 乘法 | 5 * 3 | 15 |
| div | 除法 | 8 div 4 | 2 |
| = | 等于 | age=19 | 判断简单，不再赘述 |
| != | 不等于 | age!=19 | 判断简单，不再赘述 |
| < | 小于 | age<19 | 判断简单，不再赘述 |
| <= | 小于等于 | age<=19 | 判断简单，不再赘述 |
| > | 大于 | age>19 | 判断简单，不再赘述 |
| >= | 大于等于 | age>=19 | 判断简单，不再赘述 |
13. 按序选择
匹配结果有多个节点，需要选中第二个或最后一个，可以按照中括号内加索引或其他相应语法获得：
from lxml import etree
text = '''
'''
html = etree.HTML(text)
# 获取第一个
result = html.xpath('//li[1]/a/text()')
print(result)
# 获取最后一个
result = html.xpath('//li[last()]/a/text()')
print(result)
# 获取前两个
result = html.xpath('//li[position()<3]/a/text()')
print(result)
# 获取倒数第三个
result = html.xpath('//li[last()-2]/a/text()')
print(result)
"""
运行结果：
['first item']
['fifth item']
['first item', 'second item']
['third item']
"""
XPath 中提供了100多个函数，包括存取、数值、逻辑、节点、序列等处理功能，具体作用可以参考：
http://www.w3school.com.cn/xpath/xpath_functions.asp
14. 节点轴选择
XPath 提供了很多节点轴选择方法，包括子元素、兄弟元素、父元素、祖先元素等：
from lxml import etree
text = '''
'''
html = etree.HTML(text)
# 获取所有祖先节点
result = html.xpath('//li[1]/ancestor::*')
print(result)
# 获取 div 祖先节点
result = html.xpath('//li[1]/ancestor::div')
print(result)
# 获取当前节点所有属性值
result = html.xpath('//li[1]/attribute::*')
print(result)
# 获取 href 属性值为 link1.html 的直接子节点
result = html.xpath('//li[1]/child::a[@href="link1.html"]')
print(result)
# 获取所有的的子孙节点中包含 span 节点但不包含 a 节点
result = html.xpath('//li[1]/descendant::span')
print(result)
# 获取当前所有节点之后的第二个节点
result = html.xpath('//li[1]/following::*[2]')
print(result)
# 获取当前节点之后的所有同级节点
result = html.xpath('//li[1]/following-sibling::*')
print(result)
"""
[, , , ]
[]
['item-0']
[]
[]
[]
[, , , ]
"""
更多参考文档：
轴的用法：http://www.w3school.com.cn/xpath/xpath_axes.asp
XPath 的用法：http://www.w3school.com.cn/xpath/index.asp
Python lxml 的用法：http://lxml.de