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[Python3网络爬虫开发实战] 4.1-使用XPath

Python 崔庆才 44547浏览 1评论

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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。它最初是用来搜寻XML文档的,但是它同样适用于HTML文档的搜索。

所以在做爬虫时,我们完全可以使用XPath来做相应的信息抽取。本节中,我们就来介绍XPath的基本用法。

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。几乎所有我们想要定位的节点,都可以用XPath来选择。

XPath于1999年11月16日成为W3C标准,它被设计为供XSLT、XPointer以及其他XML解析软件使用,更多的文档可以访问其官方网站:https://www.w3.org/TR/xpath/

2. XPath常用规则

表4-1列举了XPath的几个常用规则。

表4-1 XPath常用规则

表达式

描述

nodename

选取此节点的所有子节点

/

从当前节点选取直接子节点

//

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:

这就是一个XPath规则,它代表选择所有名称为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. 准备工作

使用之前,首先要确保安装好lxml库,若没有安装,可以参考第1章的安装过程。

4. 实例引入

现在通过实例来感受一下使用XPath来对网页进行解析的过程,相关代码如下:

这里首先导入lxml库的etree模块,然后声明了一段HTML文本,调用HTML类进行初始化,这样就成功构造了一个XPath解析对象。这里需要注意的是,HTML文本中的最后一个li节点是没有闭合的,但是etree模块可以自动修正HTML文本。

这里我们调用tostring()方法即可输出修正后的HTML代码,但是结果是bytes类型。这里利用decode()方法将其转成str类型,结果如下:

可以看到,经过处理之后,li节点标签被补全,并且还自动添加了bodyhtml节点。

另外,也可以直接读取文本文件进行解析,示例如下:

其中test.html的内容就是上面例子中的HTML代码,内容如下:

这次的输出结果略有不同,多了一个DOCTYPE的声明,不过对解析无任何影响,结果如下:

5. 所有节点

我们一般会用//开头的XPath规则来选取所有符合要求的节点。这里以前面的HTML文本为例,如果要选取所有节点,可以这样实现:

运行结果如下:

这里使用*代表匹配所有节点,也就是整个HTML文本中的所有节点都会被获取。可以看到,返回形式是一个列表,每个元素是Element类型,其后跟了节点的名称,如htmlbodydivullia等,所有节点都包含在列表中了。

当然,此处匹配也可以指定节点名称。如果想获取所有li节点,示例如下:

这里要选取所有li节点,可以使用//,然后直接加上节点名称即可,调用时直接使用xpath()方法即可。

运行结果:

这里可以看到提取结果是一个列表形式,其中每个元素都是一个 Element对象。如果要取出其中一个对象,可以直接用中括号加索引,如[0]

6. 子节点

我们通过///即可查找元素的子节点或子孙节点。假如现在想选择li节点的所有直接a子节点,可以这样实现:

这里通过追加/a即选择了所有li节点的所有直接a子节点。因为//li用于选中所有li节点,/a用于选中li节点的所有直接子节点a,二者组合在一起即获取所有li节点的所有直接a子节点。

运行结果如下:

此处的/用于选取直接子节点,如果要获取所有子孙节点,就可以使用//。例如,要获取ul节点下的所有子孙a节点,可以这样实现:

运行结果是相同的。

但是如果这里用//ul/a,就无法获取任何结果了。因为/用于获取直接子节点,而在ul节点下没有直接的a子节点,只有li节点,所以无法获取任何匹配结果,代码如下:

运行结果如下:

因此,这里我们要注意///的区别,其中/用于获取直接子节点,//用于获取子孙节点。

7. 父节点

我们知道通过连续的///可以查找子节点或子孙节点,那么假如我们知道了子节点,怎样来查找父节点呢?这可以用..来实现。

比如,现在首先选中href属性为link4.htmla节点,然后再获取其父节点,然后再获取其class属性,相关代码如下:

运行结果如下:

检查一下结果发现,这正是我们获取的目标li节点的class

同时,我们也可以通过parent::来获取父节点,代码如下:

8. 属性匹配

在选取的时候,我们还可以用@符号进行属性过滤。比如,这里如果要选取classitem-1li节点,可以这样实现:

这里我们通过加入[@class="item-0"],限制了节点的class属性为item-0,而HTML文本中符合条件的li节点有两个,所以结果应该返回两个匹配到的元素。结果如下:

可见,匹配结果正是两个,至于是不是那正确的两个,后面再验证。

9. 文本获取

我们用XPath中的text()方法获取节点中的文本,接下来尝试获取前面li节点中的文本,相关代码如下:

运行结果如下:

奇怪的是,我们并没有获取到任何文本,只获取到了一个换行符,这是为什么呢?因为XPath中text()前面是/,而此处/的含义是选取直接子节点,很明显li的直接子节点都是a节点,文本都是在a节点内部的,所以这里匹配到的结果就是被修正的li节点内部的换行符,因为自动修正的li节点的尾标签换行了。

即选中的是这两个节点:

其中一个节点因为自动修正,li节点的尾标签添加的时候换行了,所以提取文本得到的唯一结果就是li节点的尾标签和a节点的尾标签之间的换行符。

因此,如果想获取li节点内部的文本,就有两种方式,一种是先选取a节点再获取文本,另一种就是使用//。接下来,我们来看下二者的区别。

首先,选取到a节点再获取文本,代码如下:

运行结果如下:

可以看到,这里的返回值是两个,内容都是属性为item-0li节点的文本,这也印证了前面属性匹配的结果是正确的。

这里我们是逐层选取的,先选取了li节点,又利用/选取了其直接子节点a,然后再选取其文本,得到的结果恰好是符合我们预期的两个结果。

再来看下用另一种方式(即使用//)选取的结果,代码如下:

运行结果如下:

不出所料,这里的返回结果是3个。可想而知,这里是选取所有子孙节点的文本,其中前两个就是li的子节点a节点内部的文本,另外一个就是最后一个li节点内部的文本,即换行符。

所以说,如果要想获取子孙节点内部的所有文本,可以直接用//text()的方式,这样可以保证获取到最全面的文本信息,但是可能会夹杂一些换行符等特殊字符。如果想获取某些特定子孙节点下的所有文本,可以先选取到特定的子孙节点,然后再调用text()方法获取其内部文本,这样可以保证获取的结果是整洁的。

10. 属性获取

我们知道用text()可以获取节点内部文本,那么节点属性该怎样获取呢?其实还是用@符号就可以。例如,我们想获取所有li节点下所有a节点的href属性,代码如下:

这里我们通过@href即可获取节点的href属性。注意,此处和属性匹配的方法不同,属性匹配是中括号加属性名和值来限定某个属性,如[@href="link1.html"],而此处的@href指的是获取节点的某个属性,二者需要做好区分。

运行结果如下:

可以看到,我们成功获取了所有li节点下a节点的href属性,它们以列表形式返回。

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,例如:

这里HTML文本中li节点的class属性有两个值lili-first,此时如果还想用之前的属性匹配获取,就无法匹配了,此时的运行结果如下:

这时就需要用contains()函数了,代码可以改写如下:

这样通过contains()方法,第一个参数传入属性名称,第二个参数传入属性值,只要此属性包含所传入的属性值,就可以完成匹配了。

此时运行结果如下:

此种方式在某个节点的某个属性有多个值时经常用到,如某个节点的class属性通常有多个。

12. 多属性匹配

另外,我们可能还遇到一种情况,那就是根据多个属性确定一个节点,这时就需要同时匹配多个属性。此时可以使用运算符and来连接,示例如下:

这里的li节点又增加了一个属性name。要确定这个节点,需要同时根据classname属性来选择,一个条件是class属性里面包含li字符串,另一个条件是name属性为item字符串,二者需要同时满足,需要用and操作符相连,相连之后置于中括号内进行条件筛选。运行结果如下:

这里的and其实是XPath中的运算符。另外,还有很多运算符,如ormod等,在此总结为表4-2。

表4-2 运算符及其介绍

运算符

描述

实例

返回值

or

age=19 or age=20

如果age是19,则返回true。如果age是21,则返回false

and

age>19 and age<21

如果age是20,则返回true。如果age18,则返回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bookcd元素的节点集

+

加法

6 + 4

10

-

减法

6 - 4

2

*

乘法

6 * 4

24

div

除法

8 div 4

2

=

等于

age=19

如果age是19,则返回true。如果age是20,则返回false

!=

不等于

age!=19

如果age是18,则返回true。如果age是19,则返回false

<

小于

age<19

如果age是18,则返回true。如果age是19,则返回false

<=

小于或等于

age<=19

如果age是19,则返回true。如果age是20,则返回false

>

大于

age>19

如果age是20,则返回true。如果age是19,则返回false

>=

大于或等于

age>=19

如果age是19,则返回true。如果age是18,则返回false

此表参考来源:http://www.w3school.com.cn/xpath/xpath_operators.asp

13. 按序选择

有时候,我们在选择的时候某些属性可能同时匹配了多个节点,但是只想要其中的某个节点,如第二个节点或者最后一个节点,这时该怎么办呢?

这时可以利用中括号传入索引的方法获取特定次序的节点,示例如下:

第一次选择时,我们选取了第一个li节点,中括号中传入数字1即可。注意,这里和代码中不同,序号是以1开头的,不是以0开头。

第二次选择时,我们选取了最后一个li节点,中括号中传入last()即可,返回的便是最后一个li节点。

第三次选择时,我们选取了位置小于3的li节点,也就是位置序号为1和2的节点,得到的结果就是前两个li节点。

第四次选择时,我们选取了倒数第三个li节点,中括号中传入last()-2即可。因为last()是最后一个,所以last()-2就是倒数第三个。

运行结果如下:

这里我们使用了last()position()等函数。在XPath中,提供了100多个函数,包括存取、数值、字符串、逻辑、节点、序列等处理功能,它们的具体作用可以参考: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,包括获取子元素、兄弟元素、父元素、祖先元素等,示例如下:

运行结果如下:

第一次选择时,我们调用了ancestor轴,可以获取所有祖先节点。其后需要跟两个冒号,然后是节点的选择器,这里我们直接使用*,表示匹配所有节点,因此返回结果是第一个li节点的所有祖先节点,包括htmlbodydivul

第二次选择时,我们又加了限定条件,这次在冒号后面加了div,这样得到的结果就只有div这个祖先节点了。

第三次选择时,我们调用了attribute轴,可以获取所有属性值,其后跟的选择器还是*,这代表获取节点的所有属性,返回值就是li节点的所有属性值。

第四次选择时,我们调用了child轴,可以获取所有直接子节点。这里我们又加了限定条件,选取href属性为link1.htmla节点。

第五次选择时,我们调用了descendant轴,可以获取所有子孙节点。这里我们又加了限定条件获取span节点,所以返回的结果只包含span节点而不包含a节点。

第六次选择时,我们调用了following轴,可以获取当前节点之后的所有节点。这里我们虽然使用的是*匹配,但又加了索引选择,所以只获取了第二个后续节点。

第七次选择时,我们调用了following-sibling轴,可以获取当前节点之后的所有同级节点。这里我们使用*匹配,所以获取了所有后续同级节点。

以上是XPath轴的简单用法,更多轴的用法可以参考:http://www.w3school.com.cn/xpath/xpath_axes.asp

15. 结语

到现在为止,我们基本上把可能用到的XPath选择器介绍完了。XPath功能非常强大,内置函数非常多,熟练使用之后,可以大大提升HTML信息的提取效率。

如果想查询更多XPath的用法,可以查看:http://www.w3school.com.cn/xpath/index.asp

如果想查询更多Python lxml库的用法,可以查看http://lxml.de/

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