Python开发【第*篇】【Xpath与lxml类库】

什么是XML

XML 指可扩展标记语言（EXtensible Markup Language）
XML 是一种标记语言，很类似 HTML
XML 的设计宗旨是传输数据，而非显示数据
XML 的标签需要我们自行定义。
XML 被设计为具有自我描述性。

W3School官方文档：http://www.w3school.com.cn/xml/index.asp

XML 和 HTML 的区别

数据格式	描述	目标
XML	可扩展标记语言	被设计为传输和存储数据，其焦点是数据的内容
HTML	超文本标记语言	显示数据以及如何更好显示数据
HTML DOM	文档对象模型	通过 HTML DOM，可以访问所有的 HTML 元素，连同它们所包含的文本和属性。可以对其中的内容进行修改和删除，同时也可以创建新的元素

XML的节点关系

1.父（Parent）

每个元素以及属性都有一个父。

下面是一个简单的XML例子中，book 元素是 title、author、year 以及 price 元素的父：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<book>
  <title>Harry Potter</title>
  <author>J K. Rowling</author>
  <year>2005</year>
  <price>29.99</price>
</book>

2. 子（Children）

元素节点可有零个、一个或多个子。

在下面的例子中，title、author、year 以及 price 元素都是 book 元素的子：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<book>
  <title>Harry Potter</title>
  <author>J K. Rowling</author>
  <year>2005</year>
  <price>29.99</price>
</book>

3. 同胞（Sibling）

拥有相同的父的节点

在下面的例子中，title、author、year 以及 price 元素都是同胞：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<book>
  <title>Harry Potter</title>
  <author>J K. Rowling</author>
  <year>2005</year>
  <price>29.99</price>
</book>

4. 先辈（Ancestor）

某节点的父、父的父，等等。

在下面的例子中，title 元素的先辈是 book 元素和 bookstore 元素：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<bookstore>

<book>
  <title>Harry Potter</title>
  <author>J K. Rowling</author>
  <year>2005</year>
  <price>29.99</price>
</book>

</bookstore>

5. 后代（Descendant）

某个节点的子，子的子，等等。

在下面的例子中，bookstore 的后代是 book、title、author、year 以及 price 元素：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<bookstore>

<book>
  <title>Harry Potter</title>
  <author>J K. Rowling</author>
  <year>2005</year>
  <price>29.99</price>
</book>

</bookstore>

什么是XPath

　　XPath (XML Path Language) 是一门在 XML 文档中查找信息的语言，可用来在 XML 文档中对元素和属性进行遍历。

XPath 开发工具

开源的XPath表达式编辑工具:XMLQuire(XML格式文件可用)
Chrome插件 XPath Helper
Firefox插件 XPath Checker

选取节点

XPath 使用路径表达式来选取 XML 文档中的节点或者节点集。

常用路径表达式：

表达式	描述
nodename	选取此节点的所有子节点。
/	从根节点选取。
//	从匹配选择的当前节点选择文档中的节点，而不考虑它们的位置。
.	选取当前节点。
..	选取当前节点的父节点。
@	选取属性。

一些路径表达式以及表达式的结果：

路径表达式	结果
bookstore	选取 bookstore 元素的所有子节点。
/bookstore	选取根元素 bookstore。注释：假如路径起始于正斜杠( / )，则此路径始终代表到某元素的绝对路径！
bookstore/book	选取属于 bookstore 的子元素的所有 book 元素。
//book	选取所有 book 子元素，而不管它们在文档中的位置。
bookstore//book	选择属于 bookstore 元素的后代的所有 book 元素，而不管它们位于 bookstore 之下的什么位置。
//@lang	选取名为 lang 的所有属性。

谓语（Predicates）

　　谓语用来查找某个特定的节点或者包含某个指定的值的节点，被嵌在方括号中

　　列出了带有谓语的一些路径表达式，以及表达式的结果：

路径表达式	结果
/bookstore/book[1]	选取属于 bookstore 子元素的第一个 book 元素
/bookstore/book[last()]	选取属于 bookstore 子元素的最后一个 book 元素
/bookstore/book[last()-1]	选取属于 bookstore 子元素的倒数第二个 book 元素
/bookstore/book[position()<3]	选取最前面的两个属于 bookstore 元素的子元素的 book 元素
//title[@lang]	选取所有拥有名为 lang 的属性的 title 元素
//title[@lang=’eng’]	选取所有 title 元素，且这些元素拥有值为 eng 的 lang 属性
/bookstore/book[price>35.00]	选取 bookstore 元素的所有 book 元素，且其中的 price 元素的值须大于 35.00
/bookstore/book[price>35.00]/title	选取 bookstore 元素中的 book 元素的所有 title 元素，且其中的 price 元素的值须大于 35.00

选取未知节点

XPath 通配符可用来选取未知的 XML 元素。

通配符	描述
*	匹配任何元素节点。
@*	匹配任何属性节点。
node()	匹配任何类型的节点。

列出了一些路径表达式，以及这些表达式的结果：

路径表达式	结果
/bookstore/*	选取 bookstore 元素的所有子元素。
//*	选取文档中的所有元素。
//title[@*]	选取所有带有属性的 title 元素。

选取若干路径

通过在路径表达式中使用“|”运算符，您可以选取若干个路径。

实例

路径表达式	结果
//book/title \| //book/price	选取 book 元素的所有 title 和 price 元素。
//title \| //price	选取文档中的所有 title 和 price 元素。
/bookstore/book/title \| //price	选取属于 bookstore 元素的 book 元素的所有 title 元素，以及文档中所有的 price 元素。

XPath的运算符

运用到Python抓取时要先转换为xml

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。

lxml和正则一样，也是用 C 实现的，是一款高性能的 Python HTML/XML 解析器，我们可以利用之前学习的XPath语法，来快速的定位特定元素以及节点信息。

lxml python 官方文档：http://lxml.de/index.html

需要安装C语言库，可使用 pip 安装：pip install lxml （或通过wheel方式安装）

初步使用

我们利用它来解析 HTML 代码，简单示例：

# lxml_test.py

# 使用 lxml 的 etree 库
from lxml import etree 

text = '''
<div>
    <ul>
         <li class="item-0"><a href="link1.html">first item</a></li>
         <li class="item-1"><a href="link2.html">second item</a></li>
         <li class="item-inactive"><a href="link3.html">third item</a></li>
         <li class="item-1"><a href="link4.html">fourth item</a></li>
         <li class="item-0"><a href="link5.html">fifth item</a> # 注意，此处缺少一个 </li> 闭合标签
     </ul>
 </div>
'''

#利用etree.HTML，将字符串解析为HTML文档
html = etree.HTML(text) 

# 按字符串序列化HTML文档
result = etree.tostring(html) 

print(result)
输出结果：

<html><body>
<div>
    <ul>
         <li class="item-0"><a href="link1.html">first item</a></li>
         <li class="item-1"><a href="link2.html">second item</a></li>
         <li class="item-inactive"><a href="link3.html">third item</a></li>
         <li class="item-1"><a href="link4.html">fourth item</a></li>
         <li class="item-0"><a href="link5.html">fifth item</a></li>
</ul>
 </div>
</body></html>

lxml 可以自动修正 html 代码，例子里不仅补全了 li 标签，还添加了 body，html 标签。

文件读取：

除了直接读取字符串，lxml还支持从文件里读取内容。我们新建一个hello.html文件：

<!-- hello.html -->

<div>
    <ul>
         <li class="item-0"><a href="link1.html">first item</a></li>
         <li class="item-1"><a href="link2.html">second item</a></li>
         <li class="item-inactive"><a href="link3.html"><span class="bold">third item</span></a></li>
         <li class="item-1"><a href="link4.html">fourth item</a></li>
         <li class="item-0"><a href="link5.html">fifth item</a></li>
     </ul>
 </div>
再利用 etree.parse() 方法来读取文件。

# lxml_parse.py

from lxml import etree

# 读取外部文件 hello.html
html = etree.parse('./hello.html')
result = etree.tostring(html, pretty_print=True)

print(result)
输出结果与之前相同：

<html><body>
<div>
    <ul>
         <li class="item-0"><a href="link1.html">first item</a></li>
         <li class="item-1"><a href="link2.html">second item</a></li>
         <li class="item-inactive"><a href="link3.html">third item</a></li>
         <li class="item-1"><a href="link4.html">fourth item</a></li>
         <li class="item-0"><a href="link5.html">fifth item</a></li>
</ul>
 </div>
</body></html>

XPath实例测试

1. 获取所有的 `<li>` 标签

# xpath_li.py

from lxml import etree

html = etree.parse('hello.html')
print type(html)  # 显示etree.parse() 返回类型

result = html.xpath('//li')

print result  # 打印<li>标签的元素集合
print len(result)
print type(result)
print type(result[0])
输出结果：

<type 'lxml.etree._ElementTree'>
[<Element li at 0x1014e0e18>, <Element li at 0x1014e0ef0>, <Element li at 0x1014e0f38>, <Element li at 0x1014e0f80>, <Element li at 0x1014e0fc8>]
5
<type 'list'>
<type 'lxml.etree._Element'>

2. 继续获取`<li>` 标签的所有 `class`属性

# xpath_li.py

from lxml import etree

html = etree.parse('hello.html')
result = html.xpath('//li/@class')

print result
运行结果

['item-0', 'item-1', 'item-inactive', 'item-1', 'item-0']

3. 继续获取`<li>`标签下`hre` 为 `link1.html` 的 `<a>` 标签

# xpath_li.py

from lxml import etree

html = etree.parse('hello.html')
result = html.xpath('//li/a[@href="link1.html"]')

print result
运行结果

[<Element a at 0x10ffaae18>]

4. 获取`<li>` 标签下的所有 `<span>` 标签

# xpath_li.py

from lxml import etree

html = etree.parse('hello.html')

#result = html.xpath('//li/span')
#注意这么写是不对的：
#因为 / 是用来获取子元素的，而 <span> 并不是 <li> 的子元素，所以，要用双斜杠

result = html.xpath('//li//span')

print result
运行结果

[<Element span at 0x10d698e18>]

5. 获取 `<li>` 标签下的`<a>`标签里的所有 class

# xpath_li.py

from lxml import etree

html = etree.parse('hello.html')
result = html.xpath('//li/a//@class')

print result
运行结果

['blod']

6. 获取最后一个 `<li>` 的 `<a>` 的 href

# xpath_li.py

from lxml import etree

html = etree.parse('hello.html')

result = html.xpath('//li[last()]/a/@href')
# 谓语 [last()] 可以找到最后一个元素

print result
运行结果

['link5.html']

7. 获取倒数第二个元素的内容

# xpath_li.py

from lxml import etree

html = etree.parse('hello.html')
result = html.xpath('//li[last()-1]/a')

# text 方法可以获取元素内容
print result[0].text
运行结果

fourth item

8. 获取 `class` 值为 `bold` 的标签名

# xpath_li.py

from lxml import etree

html = etree.parse('hello.html')

result = html.xpath('//*[@class="bold"]')

# tag方法可以获取标签名
print result[0].tag
运行结果

span

使用XPath的爬取贴吧

 1 # tieba_xpath.py
 2 
 3 
 4 #!/usr/bin/env python
 5 # -*- coding:utf-8 -*-
 6 
 7 import os
 8 import urllib
 9 import urllib2
10 from lxml import etree
11 
12 class Spider:
13     def __init__(self):
14         self.tiebaName = raw_input("请需要访问的贴吧：")
15         self.beginPage = int(raw_input("请输入起始页："))
16         self.endPage = int(raw_input("请输入终止页："))
17 
18         self.url = 'http://tieba.baidu.com/f'
19         self.ua_header = {"User-Agent" : "Mozilla/5.0 (compatible; MSIE 9.0; Windows NT 6.1 Trident/5.0;"}
20 
21         # 图片编号
22         self.userName = 1
23 
24     def tiebaSpider(self):
25         for page in range(self.beginPage, self.endPage + 1):
26             pn = (page - 1) * 50 # page number
27             word = {'pn' : pn, 'kw': self.tiebaName}
28 
29             word = urllib.urlencode(word) #转换成url编码格式（字符串）
30             myUrl = self.url + "?" + word
31 
32             # 示例：http://tieba.baidu.com/f? kw=%E7%BE%8E%E5%A5%B3 & pn=50
33             # 调用 页面处理函数 load_Page
34             # 并且获取页面所有帖子链接,
35             links = self.loadPage(myUrl)  # urllib2_test3.py
36 
37     # 读取页面内容
38     def loadPage(self, url):
39         req = urllib2.Request(url, headers = self.ua_header)
40         html = urllib2.urlopen(req).read()
41 
42         # 解析html 为 HTML 文档
43         selector=etree.HTML(html)
44 
45         #抓取当前页面的所有帖子的url的后半部分，也就是帖子编号
46         # http://tieba.baidu.com/p/4884069807里的 “p/4884069807”
47         links = selector.xpath('//div[@class="threadlist_lz clearfix"]/div/a/@href')
48 
49         # links 类型为 etreeElementString 列表
50         # 遍历列表，并且合并成一个帖子地址，调用 图片处理函数 loadImage
51         for link in links:
52             link = "http://tieba.baidu.com" + link
53             self.loadImages(link)
54 
55     # 获取图片
56     def loadImages(self, link):
57         req = urllib2.Request(link, headers = self.ua_header)
58         html = urllib2.urlopen(req).read()
59 
60         selector = etree.HTML(html)
61 
62         # 获取这个帖子里所有图片的src路径
63         imagesLinks = selector.xpath('//img[@class="BDE_Image"]/@src')
64 
65         # 依次取出图片路径，下载保存
66         for imagesLink in imagesLinks:
67             self.writeImages(imagesLink)
68 
69     # 保存页面内容
70     def writeImages(self, imagesLink):
71         '''
72             将 images 里的二进制内容存入到 userNname 文件中
73         '''
74 
75         print imagesLink
76         print "正在存储文件 %d ..." % self.userName
77         # 1. 打开文件，返回一个文件对象
78         file = open('./images/' + str(self.userName)  + '.png', 'wb')
79 
80         # 2. 获取图片里的内容
81         images = urllib2.urlopen(imagesLink).read()
82 
83         # 3. 调用文件对象write() 方法，将page_html的内容写入到文件里
84         file.write(images)
85 
86         # 4. 最后关闭文件
87         file.close()
88 
89         # 计数器自增1
90         self.userName += 1
91 
92 # 模拟 main 函数
93 if __name__ == "__main__":
94 
95     # 首先创建爬虫对象
96     mySpider = Spider()
97     # 调用爬虫对象的方法，开始工作
98     mySpider.tiebaSpider()