Python网络爬虫入门

Python网络爬虫入门

网络爬虫（web crawler），也叫网络蜘蛛(Web Spider)、网络机器人（Internet Bot）。简单地说，抓取万维网（World Wide Web）上所需要的数据（对于我们有价值的信息）的程序就叫网络爬虫。

网络爬虫常见分类：

通用网络爬虫（General Purpose Web Crawler）又称全网爬虫（Scalable Web Crawler）爬行对象从一些种子 URL 扩充到整个 Web，主要为门户站点搜索引擎和大型 Web 服务提供商采集数据。这类网络爬虫的爬行范围和数量巨大，对于爬行速度和存储空间要求较高，由于商业原因，它们的技术细节很少公布出来，不是本文关注的。

聚焦网络爬虫（Focused Web Crawler）又称主题网络爬虫（Topical Crawler），聚焦爬虫并不追求大的覆盖，而将目标定为抓取与某一特定主题内容相关的网页，为面向主题的用户查询准备数据资源。这是本文关注的，本文介绍使用Python 实现这类爬虫的入门技术。

【网络爬虫及分类的更多情况，可参见 网络爬虫_百度百科 】

特别说明，本文不涉及爬虫合法性问题，仅从技术实验出发，但为慎重起见，建议设计的爬虫应当约束自己的抓取资料及使用方式，应需要考虑限定在一个合理值之内。

爬虫技术这个主题知识点很多全面掌握比较难，网络爬虫涉及的一些技术：
    Web前端的知识；
    正则表达式，能提取正常一般网页中想要的信息；
    熟悉HTTP，HTTPS协议的基础知识；
    一些开源框架Scrapy；
    知道什么是深度优先，广度优先的抓取算法，及实践中的使用规则；
    常用的数据库进行数据查询存储；
    并发下载，通过并行下载加速数据抓取；多线程的使用；

作为入门尝试，在此不可能涉及这么多，本文将介绍一些我认为应当掌握的入门技术。想要入门Python 爬虫首先需要如下基本知识：

熟悉python编程

了解web技术

了解网络爬虫的基本原理

学习使用python爬虫库

下面介绍在Windows 10中使用Python 实现聚焦网络爬虫（主题网络爬虫）入门技术。

爬虫处理过程大致可以分为：发送请求——>获得页面——>解析页面——>抽取并储存内容。这也是我们用浏览器访问网页的过程。爬虫就是一个探测机器，它模拟人的行为去访问各个网站，拿到有用的信息。我们每天使用最多的百度，就是利用了爬虫技术，每天爬取大量网站信息用于用户的搜索和展示。

爬虫三要素

抓取: 爬虫向网站发送一个请求，获取到目标网页源代码，从中获取有价值的信息。Python中urllib库、requests库可帮助我们实现HTTP请求操作。

分析: 对获取的数据进行分析提取有价值的信息，提取信息常用到正则表达式。还可根据网页节点属性、CSS选择器或XPath来提取网页信息的库，如Beautiful Soup、pyquery、lxml等。

存储: 分析提取信息后，需进行存储，数据保存形式有TXT、JSON，还可以保存到MySQL和MongoDB中。

基础爬虫的架构以及运行流程简略框图

 下面给大家依次来介绍一下这5个大类的功能：

1. 爬虫调度器：主要是配合调用其他四个模块，所谓调度就是取调用其他的模板。

2. URL管理器：就是负责管理URL链接的，URL链接分为已经爬取的和未爬取的，这就需要URL管理器来管理它们，同时它也为获取新URL链接提供接口。

3. HTML下载器：就是将要爬取的页面的HTML下载下来。

4. HTML解析器：就是将要爬取的数据从HTML源码中获取出来，同时也将新的URL链接发送给URL管理器以及将处理后的数据发送给数据存储器。

5.数据存储器：就是将HTML下载器发送过来的数据存储到本地。

 在Python3中，可以使用相关的库进行网页爬取：
    urllib库是python内置的，无需我们额外安装，只要安装了Python就可以使用这个库。但用起来比较麻烦，缺少很多实用的高级功能。
    requests库是第三方库，需要我们自己安装。

    beautifulsoup4（BS4） 是第三方库，解析，遍历，维护“标签树”代码的功能库。

    scrapy 框架

urllib库

python内置库urllib，官方文档urllib --- URL 处理模块 — Python 3.10.1 文档

urllib 是一个收集了多个涉及 URL 的模块的包（package），包括下列模块（module）：

urllib.request 打开和读取 URL

urllib.error 包含 urllib.request 抛出的异常

urllib.parse 用于解析 URL

urllib.robotparser 用于解析 robots.txt 文件

urllib.request 模块（module）的 urlopen 函数来打开一个 URL，语法格式如下：

urllib.request.urlopen(url, data=None, [timeout, ]*, cafile=None, capath=None, cadefault=False, context=None)

url：url 地址。

data：发送到服务器的其他数据对象，默认为 None。

timeout：设置访问超时时间。

特别提示：3.6 版后已移除: cafile 、 capath 和 cadefault，转而推荐使用 context。请改用 ssl.SSLContext.load_cert_chain() 或让 ssl.create_default_context() 选取系统信任的 CA 证书。

context：ssl.SSLContext类型，用来指定 SSL 设置。

urlopen 返回一个类文件对象，并提供了如下方法：

read() , readline() , readlines() , fileno() , close() ：这些方法的使用方式与文件对象完全一样; info()：返回一个httplib.HTTPMessage对象，表示远程服务器返回的头信息；可以通过Quick Reference to Http Headers查看 Http Header 列表。 getcode()：返回Http状态码。如果是http请求，200表示请求成功完成;404表示网址未找到； geturl()：返回获取页面的真实 URL。在 urlopen（或 opener 对象）可能带一个重定向时，此方法很有帮助。获取的页面 URL 不一定跟真实请求的 URL 相同。

例、源码如下：

#import urllib.request
#response = urllib.request.urlopen('https://www.baidu.com/')

from urllib.request import urlopen
response = urlopen('https://www.baidu.com/')
print("查看 response 的返回类型：",type(response))
print("查看反应地址信息: ",response)
print("查看头部信息1(http header)：\n",response.info())
print("查看头部信息2(http header)：\n",response.getheaders())
print("输出头部属性信息：",response.getheader("Server"))
print("查看响应状态信息1(http status)：\n",response.status)
print("查看响应状态信息2(http status)：\n",response.getcode())
print("查看响应 url 地址：\n",response.geturl())
page = response.read()
print("输出网页源码:",page.decode('utf-8'))

运行效果如下图：

关于urllib库的request模块更多情况可参见：python3中urllib库的request模块详解python3中urllib库的request模块详解 - lincappu - 博客园

Requests库

requests库强大好用，所以本文使用requests库获取网页的HTML信息。requests库的github地址：GitHub - psf/requests: A simple, yet elegant, HTTP library.

requests库的开发者为我们提供了详细的中文教程，官方中文教程地址：

快速上手 — Requests 2.18.1 文档

（1）requests安装

在学习使用requests库之前，我们需要在电脑中安装好requests库。在cmd中，使用如下指令安装requests库：

pip install requests

测试：

（2）requests库的基础方法

Requests库的7个主要方法

    方法                说明

  requests.request()  构造一个请求，支撑一下个方法的基础方法。

   requests.get()        获取HTML网页的主要方法，对应HTTP的GET

   requests.head()     获取HTML网页投信息的方法，对应HTTP的HEAD

   requests.post()       向HTML网页提交POST请求的方法，对应HTTP的POST

   requests.put()         向HTML网页提交PUT请求的方法，对应HTTP的PUT

   requests.patch()    向HTML网页提交局部修改请求，对应HTTP的PATCH

   requests.delete()   向HTML网页提交删除请求，对应HTTP的DELETE

首先，让我们看下requests.get()方法，它用于向服务器发起GET请求，不了解GET请求没有关系。我们可以这样理解：get的中文意思是得到、抓住，那这个requests.get()方法就是从服务器得到、抓住数据，也就是获取数据。

requests.request(method,url,**kwargs)

method:请求方式，对应get/put/post等7种

url：获取页面的url链接

**kwargs：控制访问的参数，均为可选项，共13个

params：字典或字节系列，作为参数增加到url中

requests库的使用

安装requests库，打开cmd输入：

pip install requests

若你的电脑上，安装了多个版本的python，想为指定版本如-3.10安装requests

py -3.10 -m pip install requests

【我的计算机中安装了多个版本的python，在此为版本-3.10安装requests

Successfully installed（已成功安装）

最后有一条警告，大意是：pip版本有新版本可用，您cmd中输入"D:\Python\Python310\python.exe -m pip install --upgrade pip"升级。可以不用管。】

例1、使用requests 库，最简单的爬虫示例，两行代码：

import requests

print(requests.get('http://www.netbian.com/meinv/').text)

因为代码不长，可以在IDLE Shell中实验，参见下图：

 例2、一个简单的例子，目标：到网站 http://www.netbian.com/meinv/，找到其中一张图片地址下载之。

用浏览器打开上述网站，找到合适页面，再参见下图，如此操作：按下F12键（打开开发者工具），在“元素”选项页中，单击“元素检查工具”后再单击你要选的图片，可以找到图片地址，可双击选中复制之："http://img.netbian.com/file/2021/1025/small4f9ea5c08763bc2de22b043cf83d1c241635130725.jpg"​

  

下载该图片的源码如下 ：

import requests
import os
url = "http://img.netbian.com/file/2021/1025/small4f9ea5c08763bc2de22b043cf83d1c241635130725.jpg"
dir = "D:\\pics\\" #图片保存路径
path = dir + url.split('/')[-1] #设置图片保存路径并以原图名名字命名
try:
    if not os.path.exists(dir):
        os.mkdir(dir)
    if not os.path.exists(path):
        r = requests.get(url)
        with open(path,'wb') as f:
            f.write(r.content)
            f.close()
            print("文件保存成功")
    else:
        print("文件已存在")
except IOError as e:
    print(str(e))

在D:\pics文件夹中可以看到图片已下载

​

requests库一般与BeautifulSoup库搭配使用。BeautifulSoup是Python里的第三方库，处理数据十分实用，有了这个库，我们就可以根据网页源代码里对应的HTML标签对数据进行有目的性的提取。BeautifulSoup库一般与requests库搭配使用。

BeautifulSoup库

BeautifulSoup库因为其易用性并且非常适合初学者，所以可以说是当前Web爬取中使用最广泛的Python库。BeautifulSoup创建了一个解析树，用于解析HTML和XML文档。BeautifulSoup会自动将输入文档转换为Unicode，将输出文档转换为UTF-8。我们可以将BeautifulSoup与其他解析器(如lxml)结合使用，可以应对设计欠佳的HTML。

官网Beautiful Soup Documentation — Beautiful Soup 4.9.0 documentation

中文 Beautiful Soup 4.2.0 文档 — Beautiful Soup 4.2.0 documentation

使用BeautifulSoup()函数创建一个对象。该对象是一个树形结构，它包含HTML页面中的每一个Tag（标签）元素，如、等也作为子对象。然后可用find()和find_all()函数按照条件返回标签内容。

find()  返回第一个符合要求的数据

find_all()    返回所有符合要求的数据

BeautifulSoup（简写BS）库，是第三方库，需要我们自己安装：

打开cmd输入：

pip install beautifulsoup4

若你的电脑上，安装了多个版本的python，想为指定版本如-3.10安装requests

py -3.10 -m pip install beautifulsoup4

参见下图：

​

【我的计算机中安装了多个版本的python，在此为版本-3.10安装requests

其中Successfully installed（已成功安装）

最后有一条警告，大意是：pip版本有新版本可用，您cmd中输入"D:\Python\Python310\python.exe -m pip install --upgrade pip"升级。可以不用管。】

在使用BS时需要指定一个“解析器”（利用它方便抓取网页特定内容，而不必使用正则表达式）：

html.parse- python 自带，但容错性不够高，对于一些写得不太规范的网页会丢失部分内容。

lxml- 解析速度快，需要安装。

html5lib- 最好的容错性，但速度稍慢，需要安装。

解析器使用方法：

解析器	使用方法
Python标准库	BeautifulSoup(markup, "html.parser")
lxml HTML 解析器	BeautifulSoup(markup, "lxml")
html5lib	BeautifulSoup(markup, "html5lib")

lxml库

lxml 是 一个HTML/XML的解析器，主要的功能是如何解析和提取 HTML/XML 数据。

文档：lxml - Processing XML and HTML with Python

中文文档 lxml 中文文档_w3cschool

安装lxml（lxml HTML 解析器）：

打开cmd输入：

pip install lxml

若你的电脑上，安装了多个版本的python，想为指定版本如-3.10安装requests

py -3.10 -m pip install lxml

参见下图：

​

例、这里尝试获取百度首页“https://www.baidu.com/”的HTML内容，利用urllib.request 模块（module）的 urlopen 函数和BS、lxml HTML 解析器，源码如下：

from urllib import request
from bs4 import BeautifulSoup

url = "http://www.baidu.com"

rsp = request.urlopen(url)
cnt = rsp.read()
soup = BeautifulSoup(cnt, "lxml")

print(soup.head.title)# 打印标题

pic_info = soup.find_all('img') # 使用find_all函数获取所有图片的信息
# 分别打印每个图片的信息
for i in pic_info:
    print(i)

print("--"*10)
# 只提取logo图片的信息
logo_pic_info = soup.find_all('img',class_="index-logo-src")
# 提取logo图片的链接
logo_url = "https:"+logo_pic_info[0]['src']
# 打印链接
print(logo_url)

cnt = soup.prettify()
print(cnt) # 打印html内容

print("=="*10)
print(soup.link)
print(soup.link.name)
print(soup.link.attrs)
print(soup.link.attrs['type'])

运行效果如下图：

​

Scrapy框架

Scrapy 是一种快速的高级 web crawling 和 web scraping 框架，用于对网站进行爬网并从其页面提取结构化数据。Scrapy最大的优点是非阻塞（又名异步）爬取，它可以同时发出多个HTTP请求，所以，爬取效率很高。它有广泛的用途，从数据挖掘到监控和自动化测试。

源码管理地址 GitHub - scrapy/scrapy: Scrapy, a fast high-level web crawling & scraping framework for Python.

官网文档Scrapy 2.5 documentation — Scrapy 2.5.1 documentation

中文文档Scrapy 2.5 documentation — Scrapy 2.5.0 文档

基于Scrapy的爬虫解决方案基于Scrapy的爬虫解决方案

（待续）