玩转数据采集：PC端爬虫工程师如何高效完成数据入库？

前言

数据入库是指将采集好的数据存储到数据库中以便后续处理和分析。作为一名PC端爬虫工程师，掌握数据入库技能是必不可少的。在进行数据采集的同时，将数据实时地存储到数据库中，可以让数据得到更好地管理和利用，提高效率和效益。

一般而言，进行数据入库有以下几个步骤：

• 数据库的创建和配置：选择一个合适的数据库，根据实际需要创建数据库表和配置数据库连接等参数。

• 数据库连接：建立数据库与Python的连接。有关Python连接数据库的方法有很多种，比如通过Python自带的SQLite数据库模块、通过MySQL Connector等第三方库进行连接。

• 数据准备和清洗：在进行数据入库之前，需要进行针对性的数据准备和清洗工作。比如，对采集到的数据进行初步处理，处理掉无意义的数据，将有用的数据组织好。

• 数据的插入和更新：通过Python提供的数据库操作工具（如SQLAlchemy）或sql语句来进行数据的插入和更新操作。

• 数据库的维护：包括对数据库表的清理、优化和备份等操作，以确保数据库的稳定运行。

需要注意的是，数据库入库不仅涉及到数据库本身的知识，还需要对Python编程语言有一定的掌握。因此，PC端爬虫工程师在进行数据入库之前，需要先掌握Python的基础语法，熟练掌握Python的相关技巧，才能顺利地进行数据采集和入库工作。

总而言之，数据入库是PC端爬虫工程师不可或缺的一项技能。只有掌握好数据入库技能，才能为企业或个人实现更好地数据分析和应用，提高数据价值。

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内容：

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一丶MySQL

MySQL是一种常用的关系型数据库管理系统，广泛应用于各种应用场景。在进行数据采集和入库工作时，掌握MySQL数据库的使用是极为重要的。

1.MySQL表结构设计

MySQL表结构设计是进行数据入库时需要考虑的一个重要问题。一个好的表结构设计可以保证数据的存储和管理更加高效和便捷。以下是几个关键点，供PC端爬虫工程师在进行MySQL表结构设计时参考：

• 字段设定：在表结构设计中，需要设定字段和对应的数据类型。字段的设定需考虑数据的类型、长度、是否允许为空、是否唯一、是否自增等因素。在设计字段时需遵循最小化原则，避免不必要的字段，以减轻数据库处理压力。

• 主键、唯一键、索引等设定：通过索引可以提高查询的效率，因此在数据入库时应该考虑添加索引。一般而言，需要给表中的字段设定主键、唯一键和普通索引等，以优化数据的查询性能。

• 表的级联关系：在设计表结构时，需要考虑多表之间的关系。比如，是采用多个独立的表，还是将其合并为一个复杂的表。还需考虑多表之间的级联关系，以确保数据的一致性。

• 设定数据表的字符集和排序规则：在MySQL表的结构设计中，还需考虑字符集和排序规则的设定。要根据实际情况，选择合适的字符集和排序规则，以避免数据存储时出现乱码或者排序问题。

2.MySQL数据写入规范

MySQL数据写入规范是进行数据入库时需要考虑的一个重要问题。一个良好的数据写入规范可以保证数据的准确性和一致性，确保数据在数据库中的正确存储。以下是PC端爬虫工程师需要遵循的MySQL数据写入规范：

• 字段值格式与表结构匹配：在进行数据写入时，需要确保字段值的格式与表结构匹配。即使数据库允许数据随意写入，也应该遵循表结构设计的原则，将数据写入到正确的字段中。

• 数据的完整性：在进行数据写入时，需要确保数据的完整性。应尽量避免数据缺失、重复或者错误等问题，以免对后续分析和应用造成影响。

• 数据的规范化：对于涉及字符串、日期等数据类型的字段，需要考虑到数据的规范化。比如，对于日期数据，应统一使用一种日期格式，并避免使用默认格式等导致的问题。

• 事务管理：在进行数据写入时，应尽量使用事务来确保数据的一致性。比如，在写入多条记录时，可以将它们一起写入到数据库中，并在最后再统一提交，以确保数据在写入的过程中保持一致性。

• 避免超限数据的写入：在进行数据写入时，应严格避免超限数据的写入，例如数据长度超出字段长度等问题。如果数据超限，会导致数据丢失或者数据库撑爆等问题。

3.MySQL动态传参

MySQL动态传参是进行数据入库时经常用到的一种技巧。通过动态传参，可以有效地提高MySQL数据库写入的效率，减少程序代码的冗余，优化数据入库过程。以下是几种常用的MySQL动态传参方式：

使用Python的字符串格式化方法进行动态传参：可以使用Python的字符串的format方法进行MySQL参数的传递。在进行数据写入操作时，可以将MySQL语句和Python字典或元组进行结合，实现动态传参的效果。例如：

import MySQLdb

# 定义数据表名
table_name = "student"

# 定义学生信息
student_info = {
    "name": "Tom",
    "age": 18,
    "grade": "A"
}

# 动态传参
sql = "INSERT INTO {table_name} (name, age, grade) VALUES ('{name}', {age}, '{grade}')".format(
    table_name=table_name,
    name=student_info['name'],
    age=student_info['age'],
    grade=student_info['grade']
)

# 连接数据库
conn = MySQLdb.connect('localhost', 'username', 'password', 'database_name')
# 获取游标对象
cursor = conn.cursor()
# 执行操作
cursor.execute(sql)
# 提交事务
conn.commit()
# 关闭游标和连接
cursor.close()
conn.close()

使用MySQLdb模块的execute方法进行动态传参：使用MySQLdb的execute方法进行动态传参，只需要在SQL语句中使用占位符%s，然后在执行execute方法时传递参数列表即可。例如：

import MySQLdb

# 定义数据表名
table_name = "student"

# 定义学生信息
student_info = {
    "name": "Tom",
    "age": 18,
    "grade": "A"
}

# 动态传参
sql = "INSERT INTO {table_name} (name, age, grade) VALUES (%s, %s, %s)".format(
    table_name=table_name
)

# 连接数据库
conn = MySQLdb.connect('localhost', 'username', 'password', 'database_name')
# 获取游标对象
cursor = conn.cursor()
# 执行操作
cursor.execute(sql, (student_info['name'], student_info['age'], student_info['grade']))
# 提交事务
conn.commit()
# 关闭游标和连接
cursor.close()
conn.close()

总之，MySQL动态传参是进行数据入库时经常使用的一种技巧。PC端爬虫工程师掌握MySQL动态传参的使用方法，可以对SQL语句进行动态的参数传递，从而提高数据库写入的效率、减少代码冗余。在进行数据入库时，建议使用MySQL动态传参技巧，以提高数据的写入效率和准确性。

4.MySQL对接爬虫实战

在进行爬虫数据采集和入库时，MySQL是一个常用的关系型数据库管理系统，其稳定性和可靠性被广泛认可。以下是PC端爬虫工程师可以按照的步骤，将爬虫采集数据写入到MySQL数据库中：

• 创建MySQL数据库表结构：在MySQL数据库中创建一个数据表，该表的表结构应根据数据的类型和存储需求进行设计。在表结构设计时需要考虑字段设定、主键、唯一键、索引等因素。

• 使用Python中的爬虫框架进行数据采集：使用Python中的Scrapy或者BeautifulSoup等常用的PC端爬虫框架进行数据采集，将采集到的数据存储在Python的变量中。

• 连接MySQL数据库：使用Python的MySQLdb或pymysql等第三方库连接MySQL数据库，并进行相应的参数配置。

• 实现数据写入操作：使用Python的cursor对象，通过sql语句将数据插入到MySQL数据库中。在插入数据时，需要遵循MySQL数据库的数据写入规范，保证数据的完整性、一致性和安全性。如果需要动态传参，在插入数据时还需要用到字符串格式化方法或者MySQLdb的execute方法进行动态传参。

• 关闭数据库连接：当完成数据入库操作后，应及时关闭数据库连接，以释放资源。

下面是一个将采集到的数据写入MySQL数据库的示例代码：

import MySQLdb

# 连接MySQL数据库
conn = MySQLdb.connect('localhost', 'username', 'password', 'database_name')

# 获取游标对象
cursor = conn.cursor()

# 采集到的数据
book = {'name': 'Python入门精通', 'author': '张三', 'price': 28}

# 数据库写入操作
sql = "INSERT INTO books (name, author, price) VALUES ('%s', '%s', %f)" % (book['name'], book['author'], book['price'])
try:
    # 执行SQL语句
    cursor.execute(sql)
    # 提交事务
    conn.commit()
except Exception as e:
    # 发生异常时回滚
    print(str(e))
    conn.rollback()

# 关闭游标和连接
cursor.close()
conn.close()

将爬虫采集的数据写入MySQL数据库是PC端爬虫工程师需要掌握的重要技能之一。需要合理设计数据表结构，使用Python的爬虫框架进行数据采集，正确连接MySQL数据库，遵循MySQL的数据写入规范进行数据写入操作，并严格保障数据的完整性和一致性。

二丶MongoDB

除了关系型数据库MySQL，另一种非常流行的数据库是NoSQL数据库MongoDB。相比于MySQL，MongoDB具备更好的可扩展性和更方便的数据处理方式，是现代Web应用程序的热门选择。以下是将爬虫采集数据写入MongoDB数据库的步骤：

• 安装MongoDB数据库：在开始使用MongoDB数据库之前，需要安装MongoDB以及相应的Python驱动程序pymongo。MongoDB官网提供了各种安装方式和文档。

• 连接MongoDB数据库：使用pymongo库连接MongoDB数据库，并进行相应的参数配置。MongoDB需要指定数据库所在服务器地址、端口号、数据库名称等连接信息。

• 创建MongoDB数据库和集合：MongoDB是面向文档的数据库，不需要像MySQL一样设计表结构，而是直接存储JSON格式的文档。可以首先创建MongoDB数据库和集合，然后在代码中直接插入文档。使用pymongo库提供的MongoClient对象可以连接MongoDB数据库，并使用相应的方法创建数据库和集合等。

• 实现数据写入操作：使用pymongo库提供的insert_one或insert_many等方法将Python变量中的数据插入到MongoDB中。在插入数据时，需要遵循MongoDB的数据写入规范，保证数据的完整性、一致性和安全性。如果需要动态传参，在插入数据时还需要用到Python格式化字符串或bson模块的tobson方法。

• 关闭数据库连接：当完成数据入库操作后，应及时关闭数据库连接，以释放资源。

下面是一个将采集到的数据写入MongoDB数据库的示例代码：

import pymongo
import json

# 连接MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient(host='localhost', port=27017)

# 创建MongoDB数据库和集合
db = client['bookstore']
collection = db['books']

# 采集到的数据
book = {'name': 'Python入门精通', 'author': '张三', 'price': 28}

# 数据库写入操作
try:
    # 将Python字典转换为MongoDB的文档格式
    doc = json.loads(json.dumps(book))
    # 插入文档到MongoDB
    collection.insert_one(doc)
except Exception as e:
    print(str(e))

# 关闭MongoDB连接
client.close()

将爬虫采集的数据写入MongoDB数据库是PC端爬虫工程师需要掌握的另一个重要技能。需要首先安装MongoDB数据库和Python驱动程序pymongo，然后使用pymongo库连接MongoDB数据库，创建数据库和集合，使用insert_one和insert_many等方法将数据插入到MongoDB中。同时也需要遵循MongoDB的数据写入规范，保障数据的完整性和一致性。

1.MongoDB数据写入规范

MongoDB是一种非关系型数据库，相对于传统关系型数据库MySQL，它有许多的特性和优势，但是在使用时需要遵守一定的数据写入规范，以保证数据的安全性和一致性。下面是在将数据写入MongoDB时需要遵守的规范：

• 字段命名规范：MongoDB支持使用Unicode字符集中的所有字符作为字段名称，但是不推荐使用除字母数字和下划线以外的特殊字符，且建议使用小写字母。字段名称不能为空字符串，并且不能以$开头。

• 数据格式规范：在将数据写入MongoDB中时，需要保证文档中每个字段的数据类型和数据格式的一致性。如果想要将Python中的数据写入MongoDB，可以先将Python中的数据格式化为JSON字符串或字典，然后再将其转换为MongoDB文档格式。

• 文档唯一性规范：MongoDB中的每个文档都应该具有唯一的_id字段。如果在写入文档时没有指定_id字段，则MongoDB会为每个文档自动生成一个ObjectId类型的_id字段。

• 数据写入确认规范：当使用MongoDB写入数据时，应该使用写入确认来确保数据已经成功写入数据库。MongoDB提供了四种写入确认级别，分别为：未确认写入、确认主节点写入、确认大多数节点写入和确认所有节点写入。

• 数据更新规范：在更新MongoDB中的文档时，可以使用update方法进行更新。使用update方法时，需要指定更新的文档、更新的方式和更新的条件。如果不指定更新条件，则默认会更新所有符合条件的文档。更新操作还可以将某个字段的值进行递增或递减操作。

• 数据删除规范：在MongoDB中删除文档时，可以使用remove方法进行删除。使用remove方法时，需要指定删除的文档和删除的条件。如果不指定条件，则默认会删除所有文档。

在将数据写入MongoDB中时，需要遵守一定的规范，以保证数据的安全性和一致性。需要注意字段命名规范、数据格式规范、文档唯一性规范、数据写入确认规范、数据更新规范和数据删除规范。

2.MongoDB数据异常处理

在进行数据入库到MongoDB的过程中，可能会遇到一些异常情况，例如写入数据失败、查询数据出错等等。为了保证数据的完整性和正确性，需要进行一些异常处理。

以下是在使用MongoDB进行数据入库时，可能会遇到的异常情况及相应的处理方法：

• 写入数据失败：在将数据写入MongoDB的过程中，可能会由于网络问题、数据库连接失败或者其他原因导致写入失败。此时，需要进行重试操作，并且可以使用MongoDB提供的异常处理机制来捕获异常，并进行相应的处理。

• 查询数据出错：在查询MongoDB中的文档时，可能会由于查询条件错误、查询字段不存在或其他原因导致查询出错。此时，可以使用MongoDB提供的异常处理机制来捕获异常，并进行相应的处理。

• 数据库连接失败：在连接MongoDB数据库时，可能会由于网络问题、数据库服务未启动或其他原因导致连接失败。此时，需要检查数据库服务是否正常运行，并重新连接数据库。

• 数据库连接断开：在MongoDB与客户端进行通信时，可能会由于网络问题或者其他原因导致连接断开。此时，需要重新连接MongoDB数据库，并处理异常情况。

• 数据库写锁：在进行写入操作时，可能会由于另一个线程正在写入同一个文档而出现写入锁。此时，需要等待写入锁释放，然后再进行操作。

• 数据库读锁：在进行读取操作时，可能会由于另一个线程正在更新同一个文档而出现读取锁。此时，可以选择等待读取锁释放，或者强制获取读取锁进行读取操作。

在进行数据入库到MongoDB的过程中，可能会遇到各种异常情况，需要注意异常处理，以保证数据的完整性和正确性。需要使用MongoDB提供的异常处理机制，对可能出现的异常进行捕获，并进行相应的处理。此外，还需要注意在进行写入操作时可能出现的写锁，以及在进行读取操作时可能出现的读锁。

3.爬虫对接MongoDB实战操作

在进行爬虫数据采集时，将采集到的数据存储到MongoDB数据库中是一个比较常见的操作。下面简单介绍一下如何使用Python爬虫程序对接MongoDB数据库进行实战操作。

• 安装MongoDB驱动程序：Python爬虫程序可以使用第三方库–pymongo–来操作MongoDB数据库。首先需要安装pymongo库，可以使用pip命令进行安装：

pip install pymongo

• 连接MongoDB数据库：使用pymongo库连接MongoDB数据库非常简单。需要指定MongoDB服务器的IP地址及端口号，同时指定要使用的数据库名称和集合名称。示例代码如下：

import pymongo

# 连接MongoDB服务器
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")

# 选择数据库和集合
db = client["testdb"]
col = db["testcol"]

在实际操作中，可以根据需要自己定义数据库和集合的名称。

• 插入数据到MongoDB：将爬虫采集到的数据插入到MongoDB中，需要使用pymongo库提供的insert_one()或insert_many()方法。如果要插入多条数据，可以使用insert_many()方法。示例代码如下：

import pymongo

# 连接MongoDB服务器
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")

# 选择数据库和集合
db = client["testdb"]
col = db["testcol"]

# 插入一条数据
data = {"title": "Python编程", "price": 88.8}
col.insert_one(data)

# 插入多条数据
datas = [
    {"title": "Java编程", "price": 99.9},
    {"title": "C++编程", "price": 79.9},
    {"title": "PHP编程", "price": 69.9},
]
col.insert_many(datas)

• 查询数据：查询MongoDB数据库中的数据，需要使用pymongo库提供的find()方法。可以根据需要指定查询条件和查询字段。示例代码如下：

import pymongo

# 连接MongoDB服务器
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")

# 选择数据库和集合
db = client["testdb"]
col = db["testcol"]

# 查询数据
data = col.find_one({"title": "Python编程"})
print(data)

for data in col.find():
    print(data)

• 更新数据和删除数据：使用pymongo库提供的update_one()、update_many()、delete_one()和delete_many()方法可以更新和删除MongoDB数据库中的数据。

import pymongo

# 连接MongoDB服务器
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")

# 选择数据库和集合
db = client["testdb"]
col = db["testcol"]

# 更新数据
query = {"title": "Python编程"}
new_data = {"$set": {"price": 99.99}}
result = col.update_one(query, new_data)
print(result.modified_count)

# 删除数据
query = {"title": "Python编程"}
result = col.delete_one(query)
print(result.deleted_count)

以上就是对接MongoDB数据库的实战操作。需要注意的是，MongoDB数据库在进行大量写入数据时，可能会遇到性能瓶颈问题，可以通过使用分片和索引等技术来提高MongoDB数据库的性能。

三丶JSON

进行数据采集时，一种常见的数据存储格式是JSON（JavaScript Object Notation）。JSON格式具有轻量级、结构化等优点，且易于使用和解析。下面介绍PC端爬虫工程师采集数据后如何将数据存储为JSON格式。

使用Python标准库json将数据转换为JSON格式

Python标准库json提供了loads(),load(),dumps()和dump()四个函数用于JSON数据的解析和编码。其中，dump()函数可以将Python对象直接序列化为JSON文件，如下使用示例：

import json

data = {
    "name": "Tom",
    "age": 18,
    "gender": "male"
}

with open("data.json", "w") as f:
    json.dump(data, f)

使用Python第三方库pandas将数据存储为JSON格式

pandas是一种基于NumPy的数据分析工具，支持多种数据格式的解析、操作和存储，其中就包括JSON格式。pandas提供了to_json()方法，可以将DataFrame对象、Series对象或Python字典对象存储为JSON格式文件。示例如下：

import pandas as pd

data = pd.DataFrame({
    "name": ["Tom", "Jack", "Lucy"],
    "age": [18, 19, 20],
    "gender": ["male", "male", "female"]
})

data.to_json("data.json")

使用Python第三方库scrapy将数据存储为JSON格式

scrapy是一种广泛应用于Web爬虫数据采集的Python框架，它默认支持多种数据存储方式，包括JSON格式。在使用scrapy框架进行数据采集时，可以将数据存储为JSON格式，示例代码如下：

import scrapy

class MySpider(scrapy.Spider):
    name = "example.com"
    start_urls = ["http://www.example.com"]

    def parse(self, response):
        # 爬虫采集到的数据
        data = {
            "name": "Tom",
            "age": 18,
            "gender": "male"
        }

        # 将数据存储为JSON格式
        yield data

进行数据采集时，可以选择将采集到的数据存储为JSON格式。可以使用Python标准库json、第三方库pandas或爬虫框架scrapy提供的方法将数据以JSON格式存储起来，以达到方便解析和处理的效果。

1.JSON对象和数组

JSON对象

JSON对象是由花括号“{}”包围的一组属性-值对。属性和值之间使用冒号“:”分隔，不同属性之间使用逗号“,”分隔。一个JSON对象可以包含零到多个属性-值对，示例如下：

{
    "name": "Tom",
    "age": 18,
    "gender": "male",
    "hobbies": ["reading", "traveling"]
}

其中，name、age、gender是属性，对应的值分别是Tom、18、male；hobbies是一个数组，包含两个元素reading和traveling。

JSON数组

JSON数组是由方括号“[]”包围的一组值，不同值之间使用逗号“,”分隔。一个JSON数组可以包含零到多个值，示例如下：

[
    {"name": "Tom", "age": 18, "gender": "male"},
    {"name": "Jack", "age": 19, "gender": "male"},
    {"name": "Lucy", "age": 20, "gender": "female"}
]

这是一个包含三个JSON对象的数组，每个对象都包括name、age、gender三个属性，分别表示姓名、年龄、性别。

使用JSON对象和JSON数组可以灵活地组织和存储数据。在进行数据采集和数据处理时，PC端爬虫工程师需要了解和掌握这两种JSON结构的相关知识，以便更好地将采集到的数据存储为JSON格式，进行数据解析和处理等操作。
###2.JSON数据编码
进行数据采集和数据存储时，需要将采集到的数据编码为JSON格式，以便后续进行解析和处理等操作。在Python语言中，使用json模块可以方便地进行JSON数据编码。

具体操作如下：

导入json模块：

import json

将Python数据类型转换为JSON格式：

使用json.dump()方法，将Python数据类型（如字典、列表）转换为JSON格式，并存储到指定文件中。语法如下：

json.dump(obj, fp, *, skipkeys=False, ensure_ascii=True, check_circular=True, allow_nan=True, cls=None, indent=None, separators=None, default=None, sort_keys=False, **kw)

其中，参数obj为Python数据类型，参数f为文件路径。

代码示例：

import json

data = {"name": "Tom", "age": 18, "gender": "male"}

with open("data.json", "w") as f:
    json.dump(data, f)

运行代码后，会在当前工作目录中生成一个data.json文件，文件内容为转换后的JSON格式数据：

{"name": "Tom", "age": 18, "gender": "male"}

将Python数据类型转换为JSON格式，返回JSON字符串：

使用json.dumps()方法，将Python数据类型（如字典、列表）转换为JSON格式，并返回一个对应的JSON字符串。语法如下：

json.dumps(obj, *, skipkeys=False, ensure_ascii=True, check_circular=True, allow_nan=True, cls=None, indent=None, separators=None, default=None, sort_keys=False, **kw)

其中，参数obj为Python数据类型。

代码示例：

import json

data = {"name": "Tom", "age": 18, "gender": "male"}

json_str = json.dumps(data)

print(json_str)

运行代码后，控制台会输出转换后的JSON格式字符串：

{"name": "Tom", "age": 18, "gender": "male"}

可以根据实际情况选择使用json.dump()或json.dumps()进行JSON数据编码，以便将采集到的数据存储为JSON格式，方便后续的数据处理和解析等操作。

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