【100天精通python】Day41：python网络爬虫开发_爬虫基础入门

专栏导读

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1网络爬虫概述

    网络爬虫（Web Crawler），也称为网络蜘蛛、网络机器人，是一种自动化程序，用于在互联网上浏览和抓取信息。爬虫可以遍历网页，收集数据，提取信息，以便于进一步处理和分析。网络爬虫在搜索引擎、数据采集、信息监测等领域发挥着重要作用。

1.1 工作原理

1. 初始URL选择： 爬虫从一个或多个初始URL开始，这些URL通常是你希望开始爬取的网站的主页或其他页面。
2. 发送HTTP请求： 对于每个初始URL，爬虫会发送HTTP请求以获取网页内容。请求可以包括GET、POST等不同的HTTP方法，也可以设置请求头、参数和Cookies等。
3. 接收HTTP响应： 服务器将返回一个HTTP响应，其中包含网页的HTML代码和其他资源，如图片、CSS、JavaScript等。
4. 解析网页内容： 爬虫使用HTML解析库（如Beautiful Soup或lxml）解析接收到的HTML代码，将其转换为文档对象模型（DOM）结构。
5. 数据提取和处理： 通过DOM结构，爬虫从网页中提取所需的信息，如标题、正文、链接、图片等。这可以通过CSS选择器、XPath等方法实现。
6. 存储数据： 爬虫将提取的数据存储到本地文件、数据库或其他存储系统中，以供后续分析和使用。
7. 发现新链接： 在解析网页时，爬虫会找到新的链接，并将其加入待爬取的URL队列中，以便继续爬取更多页面。
8. 重复流程： 爬虫循环执行上述步骤，从初始URL队列中取出URL，发送请求，接收响应，解析网页，提取信息，处理和存储数据，发现新链接，直到完成爬取任务。
9. 控制和维护： 爬虫需要设置适当的请求频率和延时，以避免对服务器造成过大负担。还需要监控爬虫的运行情况，处理错误和异常。

1.2 应用场景

• 搜索引擎：搜索引擎使用爬虫来抓取网页内容，建立索引，以便用户搜索时能够快速找到相关信息。
• 数据采集：企业、研究机构等可以使用爬虫从互联网上采集数据，用于市场分析、舆情监测等。
• 新闻聚合：爬虫可以从各个新闻网站抓取新闻标题、摘要等，用于新闻聚合平台。
• 价格比较：电商网站可以使用爬虫抓取竞争对手的产品价格和信息，用于价格比较分析。
• 科研分析：研究人员可以使用爬虫来获取科学文献、学术论文等信息。

1.3 爬虫策略

    通用爬虫（General Crawler）和聚焦爬虫（Focused Crawler）是两种不同的网络爬虫策略，用于在互联网上获取信息。它们的工作方式和应用场景有所不同。

通用爬虫（General Crawler）： 通用爬虫是一种广泛用途的爬虫，它的目标是尽可能地遍历互联网上的大量网页，以收集和索引尽可能多的信息。通用爬虫会从一个起始URL开始，然后通过链接跟踪、递归爬取等方式探索更多的网页，构建一个广泛的网页索引。

通用爬虫的特点：

• 目标是收集尽可能多的信息。
• 开始于一个或多个起始URL，然后通过链接跟踪扩展。
• 适用于搜索引擎和大型数据索引项目。
• 需要考虑网站的robots.txt文件和反爬虫机制。

聚焦爬虫（Focused Crawler）： 聚焦爬虫是一种专注于特定领域或主题的爬虫，它选择性地爬取与特定主题相关的网页。与通用爬虫不同，聚焦爬虫只关注某些特定的网页，以满足特定需求，如舆情分析、新闻聚合等。

聚焦爬虫的特点：

• 专注于特定主题或领域。
• 根据特定的关键词、内容规则等选择性地爬取网页。
• 适用于定制化需求，如舆情监控、新闻聚合等。
• 可以更精准地获取特定领域的信息。

在实际应用中，通用爬虫和聚焦爬虫有各自的优势和用途。通用爬虫适合用于构建全面的搜索引擎索引，以及进行大规模数据分析和挖掘。聚焦爬虫则更适合于定制化需求，能够针对特定领域或主题获取精准的信息。

1.4 爬虫的挑战

• 网站结构变化：网站结构和内容可能随时变化，需要对爬虫进行调整和更新。
• 反爬虫机制：一些网站采取了反爬虫措施，如限制请求频率、使用验证码等。
• 数据清洗：从网页中提取的数据可能包含噪音，需要进行清洗和整理。
• 法律和道德问题：爬虫需要遵守法律法规，尊重网站规则，不要滥用和侵犯他人权益。

** 总结**： 网络爬虫是一种自动化程序，用于从互联网上获取信息。它通过发送请求、解析网页、提取信息等步骤，实现数据的采集和整理。在不同的应用场景中，爬虫发挥着重要的作用，但也需要面对各种挑战和合规性问题。

2 网络爬虫开发

2.1 通用的网络爬虫基本流程

2.2 网络爬虫的常用技术

 网络爬虫是一种自动化的程序，用于从互联网上收集数据。常用的网络爬虫技术和第三方库包括以下内容：

1. 请求和响应处理：

• Requests： 用于发送HTTP请求和处理响应的库，方便爬虫获取网页内容。
• httpx： 类似于requests，支持同步和异步请求，适用于高性能爬虫。

2. 解析和提取数据：

• Beautiful Soup： 用于解析HTML和XML文档，并提供简单的方法来提取所需数据。
• lxml： 高性能的HTML和XML解析库，支持XPath和CSS选择器。
• PyQuery： 基于jQuery的解析库，支持CSS选择器。

3. 动态渲染网页：

• Selenium： 自动化浏览器库，用于处理动态渲染的网页，如JavaScript加载内容。

4. 异步处理：

• asyncio和aiohttp： 用于异步处理请求，提高爬虫的效率。

5. 数据存储：

• SQLite、MySQL、MongoDB： 数据库用于存储和管理爬取的数据。
• CSV、JSON： 简单格式用于导出和导入数据。

6. 反爬虫和IP代理：

• User-Agent设置： 设置请求的User-Agent头部来模拟不同浏览器和操作系统。
• 代理服务器： 使用代理IP来隐藏真实IP地址，避免IP封禁。
• 验证码处理： 使用验证码识别技术来处理需要验证码的网站。

7. Robots.txt和网站政策遵守：

• robots.txt： 检查网站的robots.txt文件，遵循网站的规则。
• 爬虫延迟： 设置爬虫请求的延迟，避免对服务器造成过大负担。

8. 爬虫框架：

• Scrapy： 一个强大的爬虫框架，提供了许多功能来组织爬取过程。
• Splash： 一个JavaScript渲染服务，适用于处理动态网页。

2.3 网络爬虫常用的第三方库

    网络爬虫使用多种技术和第三方库来实现对网页的数据获取、解析和处理。以下是网络爬虫常用的技术和第三方库：

1. 请求库： 网络爬虫的核心是发送HTTP请求和处理响应。以下是一些常用的请求库：

• Requests： 简单易用的HTTP库，用于发送HTTP请求和处理响应。
• httpx： 现代化的HTTP客户端，支持异步和同步请求。

2. 解析库： 解析库用于从HTML或XML文档中提取所需的数据。

• Beautiful Soup： 用于从HTML和XML文档中提取数据的库，支持灵活的查询和解析。
• lxml： 高性能的XML和HTML解析库，同时支持XPath和CSS选择器。

3. 数据存储库： 存储爬取到的数据是爬虫的重要环节之一。

• SQLAlchemy： 强大的SQL工具包，用于在Python中操作关系数据库。
• Pandas： 数据分析库，可用于数据清洗和分析。
• MongoDB： 非关系型数据库，适合存储和处理大量的非结构化数据。
• SQLite： 轻量级的嵌入式关系数据库。

4. 异步库： 使用异步请求可以提高爬虫的效率。

• asyncio： Python的异步IO库，用于编写异步代码。
• aiohttp： 异步HTTP客户端，支持异步请求。

5. 动态渲染处理： 有些网页使用JavaScript进行动态渲染，需要使用浏览器引擎进行处理。

• Selenium： 自动化浏览器操作库，用于处理JavaScript渲染的页面。

6. 反爬虫技术应对： 一些网站采取反爬虫措施，需要一些技术来绕过。

• 代理池： 使用代理IP来避免频繁访问同一IP被封禁。
• User-Agent随机化： 更改User-Agent以模拟不同的浏览器和操作系统。

这只是网络爬虫常用的一些技术和第三方库。根据实际项目需求，您可以选择合适的技术和工具来实现高效、稳定和有用的网络爬虫。

3 简单爬虫示例

创建一个简单的爬虫，例如爬取一个静态网页上的文本信息，并将其输出。

import requests
from bs4 import BeautifulSoup

# 发送GET请求获取网页内容
url = 'https://www.baidu.com'
response = requests.get(url)
response.encoding = 'utf-8'  # 指定编码为UTF-8
html_content = response.text

# 使用Beautiful Soup解析HTML内容
soup = BeautifulSoup(html_content, 'html.parser')

# 提取网页标题
title = soup.title.text

# 提取段落内容
paragraphs = soup.find_all('p')
paragraph_texts = [p.text for p in paragraphs]

# 输出结果
print("Title:", title)
print("Paragraphs:")
for idx, paragraph in enumerate(paragraph_texts, start=1):
    print(f"{idx}. {paragraph}")

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