在开始之前,请确保你的电脑上已经安装好了BeautifulSoup库,可以通过在命令行中输入pip install beautifulsoup4来进行安装。
一、数据解析
在爬取之前,我们需要检测下响应状态码是否为200,如果请求失败,我们将爬取不到任何数据:
import requestsre = requests.get('https://book.douban.com/top250')if re.status_code == 200: print('请求成功!')else: print('请求失败!响应状态码为{}'.format(re.status_code))
响应状态码为418,我们请求失败了,这是为什么呢?因为豆瓣有反爬虫机制,我们无法通过直接请求服务器来爬取数据,必须在发起请求之前将自己伪装起来。
1.1 反爬虫
反爬虫是网站限制爬虫的一种策略。它并不是禁止爬虫(完全禁止爬虫几乎不可能,也可能误伤正常用户),而是限制爬虫,让爬虫在网站可接受的范围内爬取数据,不至于导致网站瘫痪无法运行。常见的反爬虫方式有判别身份和IP限制两种,这里我们先介绍前者,后者稍后再提及。
有些网站在识别出爬虫后,会拒绝爬虫进行访问,比如之前提到的豆瓣。那我们怎样做才能不被识别出来呢?在此之前,我们先尝试一下直接爬取:
import requestsre = requests.get('https://book.douban.com/top250')print(re.text)
结果是什么都没有输出,因为豆瓣将我们的爬虫识别了出来并拒绝提供内容。你可能会有疑问,爬虫不是模拟浏览器访问网站、获取网页源代码的吗?为什么就被识别出来了呢?事实上,无论是浏览器还是爬虫,访问网站时都会带上一些信息用于身份识别,而这些信息都被存储在一个叫请求头(request headers)的地方。
服务器会通过请求头里的信息来判别访问者的身份。请求头里的字段有很多,我们暂时只需了解user-agent(用户代理)即可。user-agent里包含了操作系统、浏览器类型、版本等信息,通过修改它我们就能成功地伪装成浏览器并爬取我们想要的数据。
那么如何找到user-agent呢?操作步骤如下:
- 首先按F12(或Fn+F12),然后单击上方的Network标签。
- 此时打开https://book.douban.com/top250,在Name一列中找到top250并单击。
- 在右边的Headers中找到Request Headers,User-Agent就在其中。
选中后将其复制下来,我的浏览器的User-Agent是Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/84.0.4147.125 Safari/537.36,而requests默认的User-Agent是python-requests/2.24.0。默认的User-Agent和在头上贴着“我是爬虫”的纸条没有什么区别,很容易被服务器识别出来。因此我们需要修改请求头里的user-agent字段内容,将爬虫伪装成浏览器。
我们只需定义一个字典(请求头字段作为键,字段内容作为值)传递给headers参数即可,方法如下:
import requestsheaders = { 'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/84.0.4147.125 Safari/537.36'}re = requests.get('https://book.douban.com/top250', headers=headers)print(re.text)
这样就能正常输出内容了(结果太长这里不展示)。除了user-agent之外的其他请求头字段也能以同样的方式添加进去,但大部分情况下我们只需要添加user-agent字段即可。当我们加了user-agent字段还是无法获取到数据时,说明该网站还通过别的信息来验证身份,我们可以将请求头里的字段都添加进去再尝试。
1.2 BeautifulSoup 对象
接下来我们将网页源代码解析成BeautifulSoup对象:
import requestsfrom bs4 import BeautifulSoupheaders = { 'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/84.0.4147.125 Safari/537.36'}re = requests.get('https://book.douban.com/top250', headers=headers)soup = BeautifulSoup(re.text, 'html.parser')
需要注意的是,创建BeautifulSoup对象时需要传入两个参数,第一个参数是要解析的HTML文本,即网站源代码的字符串形式re.text。第二个参数是解析HTML的解析器,html.parser是Python中内置的解析器,较为简单方便。
接下来我们分别打印soup和re.text,观察其内容有无区别:
import requestsfrom bs4 import BeautifulSoupheaders = { 'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/84.0.4147.125 Safari/537.36'}re = requests.get('https://book.douban.com/top250', headers=headers)soup = BeautifulSoup(re.text, 'html.parser')print(soup)print(re.text)
仔细观察后会发现两次打印的内容完全一样!既然都一样,我们何苦费这么大力将网页源代码解析成BeautifulSoup对象呢?为什么不直接打印re.text呢?
其实,它们只是看上去一样,实际上却属于不同种类。现在尝试用type()函数将re.text和BeautifulSoup对象的类型打印出来对比一下:
import requestsfrom bs4 import BeautifulSoupheaders = { 'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/84.0.4147.125 Safari/537.36'}re = requests.get('https://book.douban.com/top250', headers=headers)soup = BeautifulSoup(re.text, 'html.parser')print(type(re.text))soup = BeautifulSoup(re.text, 'html.parser')print(type(soup))
通过输出结果可以看出,re.text的类型是字符串,而soup的类型是BeautifulSoup对象,它俩是完全不同的东西。相比字符串,BeautifulSoup对象里有很多强大的方法和属性。通过这些方法和属性,我们就能方便快捷地提取出我们所需要的数据。
二、数据提取
BeautifulSoup对象里的方法和属性有很多,我们只学习其中最常用的一些,这些足以应付大多数场景。等你真正的入门后,可以自行学习那些更高阶的知识去解决更复杂的问题。
2.1 find()与find_all()
BeautifulSoup对象里的find()和find_all()是我们提取数据最常用的两个方法。借助它们,我们可以过滤掉HTML页面里的无用数据,轻松地找到我们需要的数据。
我们先来看一下find()和find_all()的作用和区别:
方法作用find()返回符合条件的首个数据find_all()返回符合条件的所有数据
我们通过一个例子进一步熟悉这两个方法,假设我们获取到的网页源代码如下:
登录/注册
豆瓣读书 Top 250
豆瓣书店
红楼梦
百年孤独
白夜行
接下来分别使用find()与find_all(),观察输出结果的差异:
print(soup.find('a'))print(soup.find_all('a'))
其中,使用find()方法输出的结果为:
登录/注册
而使用find_all()方法输出的结果为:
[登录/注册,豆瓣书店,红楼梦,百年孤独,白夜行]
可以看到,find()方法返回了第一个a标签,而find_all()方法则返回了所有的a标签。它俩的用法基本一样,都是传入HTML标签名称,返回符合该HTML标签的数据。区别是find()方法只返回第一个符合条件的标签,而find_all()方法返回所有符合条件的标签列表。
除了传入标签名称外,这两个方法还支持传入属性进行筛选,返回符合条件的数据。例如:
soup.find('div', id='a') # 查找id='a'的div标签soup.find_all('var', class_='b') # 查找所有class='b'的var标签soup.find('button', id='c', class_='d') # 查找id='c'且class='d'的button标签
注:因为class是Python中定义类的关键字,因此用class_表示HTML中的class。
2.2 Tag对象
BeautifulSoup将HTML中的元素封装成了Tag对象。和BeautifulSoup对象一样,Tag对象里也有find()和find_all()方法。因此,我们可以不断地调用这两个方法,一层一层地找到我们需要的数据。依然使用之前的例子:
登录/注册
豆瓣读书 Top 250
豆瓣书店
红楼梦
百年孤独
白夜行
我们可以看到,书名在a标签中。但如果直接使用soup.find_all(‘a’)的话,第二行的“登录/注册”和第五行的“豆瓣书店”也会被获取到,因此我们需要将这些无效数据过滤掉。
深入思考一下不难发现,书名在class="item"的div标签里的a标签内。我们只要先找到所有class="item"的div标签,然后再找到其中的a标签即可,因此我们可以像下面这样来获取书名的数据:
items = soup.find_all('div', class_='item')for item in items:print(item.find('a'))
输出结果:
红楼梦百年孤独白夜行
这样,我们就找到了所有书名的数据。但此时返回的还是Tag对象。如果我们只想要书名和对应的链接呢?这就用到了Tag对象的text属性和HTML属性名取值。
items = soup.find_all('div', class_='item')for item in items: tag = item.find('a') name = tag.text link = tag['href'] print(name, link)
输出结果:
红楼梦 https://book.douban.com/subject/1007305/百年孤独 https://book.douban.com/subject/6082808/白夜行 https://book.douban.com/subject/10554308/
我们通过Tag对象的text属性拿到了a标签里的文字内容,即红楼梦等。然后我们通过和字典取值一样的方式,将HTML属性名作为键,得到了对应属性的值。这里是以href属性为例,其他的HTML属性也同样可以。
Tag对象的常用属性和方法总结如下:
属性/方法作用tag.find()返回符合条件的首个数据tag.find_all()返回符合条件的所有数据tag.text获取标签的文本内容tag[‘属性名’]获取标签属性的值
我们通过多次调用find()或find_all()方法一层层地找到了我们需要的数据。那有没有什么方法可以直接就找到我们需要的数据,而不用多次查找吗?
答案是肯定的,这就需要用到CSS选择器了。
2.3 CSS选择器
在CSS选择器中,#代表id,.代表class。比如:#a表示id=‘a’的所有元素,.b表示class=‘b’的所有元素。当然,我们也可以直接通过标签名选择对应的元素,例如:a表示所有的a元素。
事实上,它们还可以组合在一起,选择同时符合条件的元素,比如:a#b表示所有id=‘b’的a元素,d.c 表示所有class=‘c’的d元素,#b.c 表示所有 id=‘b’ 且 class=‘c’ 的元素,.c.f 表示所有class同时为c和f的元素。
需要注意的是,选择同时符合条件的元素,选择器之间不能有空格,如果写成.c .f就是另一个意思了。这是因为,当两个选择器之间加了空格,表示子元素选择。还是以.c .f为例,它表示选择所有class=‘c’的元素里面class=‘f’的元素,即嵌套在class=‘c’的元素里面class=‘f’的元素。这个嵌套可以是任意层级的,只要在里面就行,不要求直接嵌套在第一层。如果只需要直接嵌套在第一层符合条件的元素,可以用>分隔,例如:.c > .f。
我们来通过一个例子了解一下CSS选择器的用法:
from bs4 import BeautifulSouphtml = '''
红楼梦
白夜行
'''soup = BeautifulSoup(html, 'html.parser')print(soup.select('.item.book'))print(soup.select('.item .book'))print(soup.select('.item > .book'))
输出结果:
[][
红楼梦
,
白夜行
][
红楼梦
]
BeautifulSoup对象有一个select()方法,我们将CSS 选择器传进去即可直接找到我们需要的元素。之前查找在class="item"的div标签里的a标签的代码就可以这样写:
items = soup.select('div.item a')for item in items: name = item.text link = item['href'] print(name, link)
可以看到,我们一次性就将所有符合条件的a元素找了出来,同样的功能,代码变得更加简洁了。
三、单个网页爬取
学习到这里,现在你应该可以独自完成爬取豆瓣图书的任务了,豆瓣图书Top250地址:https://book.douban.com/top250。
接下来我会给出具体的思路,不过建议你先尝试独立完成这个任务。
首先,此前我们已经提到过,豆瓣是禁止反爬虫的,我们通过修改User-Agent伪装成浏览器成功“骗过”了豆瓣的识别:
import requestsfrom bs4 import BeautifulSoupheaders = { 'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/84.0.4147.125 Safari/537.36'}re = requests.get('https://book.douban.com/top250', headers=headers)soup = BeautifulSoup(re.text, 'html.parser')
接下来,我们需要利用CSS选择器将我们所需要的数据存储在items变量中,但是,如何找到图书名称所在的标签呢?
其实很简单,我们先打开https://book.douban.com/top250,右键单击红楼梦>检查,如下图所示:
不难看出,书名是a标签内属性title的值,且这个a标签位于class=“pl2”的div标签内。
在知道了书名的“坐标”后,我们就可以使用CSS选择器啦:
items = soup.select('div.pl2 a')1
此时items变量实际上是一个由Tag对象组成的列表,我们可以通过循环打印书名和对应的链接:
for item in items: name = item['title'] link = item['href'] print(name, link)1234
完整的代码如下:
import requestsfrom bs4 import BeautifulSoupheaders = { 'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/84.0.4147.125 Safari/537.36'}re = requests.get('https://book.douban.com/top250', headers=headers)soup = BeautifulSoup(re.text, 'html.parser')items = soup.select('div.pl2 a')for item in items: name = item['title'] link = item['href'] print(name, link)1234567891011121314
爬取到的结果:
红楼梦 https://book.douban.com/subject/1007305/活着 https://book.douban.com/subject/4913064/1984 https://book.douban.com/subject/4820710/百年孤独 https://book.douban.com/subject/6082808/飘 https://book.douban.com/subject/1068920/三体全集 https://book.douban.com/subject/6518605/三国演义(全二册) https://book.douban.com/subject/1019568/白夜行 https://book.douban.com/subject/10554308/房思琪的初恋乐园 https://book.douban.com/subject/27614904/福尔摩斯探案全集(上中下) https://book.douban.com/subject/1040211/动物农场 https://book.douban.com/subject/2035179/小王子 https://book.douban.com/subject/1084336/天龙八部 https://book.douban.com/subject/1255625/撒哈拉的故事 https://book.douban.com/subject/1060068/安徒生童话故事集 https://book.douban.com/subject/1046209/哈利•波特 https://book.douban.com/subject/24531956/人类简史 https://book.douban.com/subject/25985021/沉默的大多数 https://book.douban.com/subject/1054685/围城 https://book.douban.com/subject/1008145/平凡的世界(全三部) https://book.douban.com/subject/1200840/杀死一只知更鸟 https://book.douban.com/subject/6781808/局外人 https://book.douban.com/subject/4908885/明朝那些事儿(1-9) https://book.douban.com/subject/3674537/霍乱时期的爱情 https://book.douban.com/subject/10594787/笑傲江湖(全四册) https://book.douban.com/subject/1002299/12345678910111213141516171819202122232425
仔细观察不难发现,上述所说的a标签内的文本内容只有书名,因此除了使用item[‘title’]外,我们还可以使用item.text:
for item in items: name = item.text link = item['href'] print(name, link)1234
输出结果(结果太长这里仅展示前面的一部分):
红楼梦 https://book.douban.com/subject/1007305/ 活着 https://book.douban.com/subject/4913064/ 1984 https://book.douban.com/subject/4820710/ 百年孤独 https://book.douban.com/subject/6082808/1234567891011121314151617181920
为什么使用item.text就会出现一些奇怪的换行呢?
我们知道,item.text是获取标签内的所有文本内容,空格,换行符等都会获取,我们再来看一下之前的a标签:
显然a标签里存在空格和换行符,因此如果想使用item.text输出结果,我们必须使用join()方法去掉这些多余的空格和换行符:
for item in items: name = ''.join(item.text.split()) link = item['href'] print(name, link)1234
这样结果就可以正常显示啦。
四、爬取所有Top250图书
可能你已经发现了,我们之前爬取的图书仅仅是第一页的,并不是所有的Top250图书,那么如何爬取所有的呢?
我们进入第二页后,可以看到网址变成了https://book.douban.com/top250?start=25,相比原来多了个?start=25。
我们再进入第一页,会发现网址变成了https://book.douban.com/top250?start=0。之后,再进入最后一页,网址变成了https://book.douban.com/top250?start=225。
我想你应该已经找到了其中的规律。
很显然,"start="后面的数字总是以步长25进行递增,第一页此数字是0,第十页此数字是225,这让我们联想到了循环。
我们先把之前爬取图书的代码封装成一个函数:
def spider(url): headers = { 'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/84.0.4147.125 Safari/537.36' } re = requests.get(url, headers=headers) soup = BeautifulSoup(re.text, 'html.parser') items = soup.select('div.pl2 a') for item in items: name = item['title'] link = item['href'] print(name, link)1234567891011
豆瓣图书Top250共有十页,我们根据之前找出来的规律,利用循环生成这十个网页地址:
for i in range(0, 250, 25): douban_book = 'https://book.douban.com/top250?start=%s' % str(i)12
之后,将它们组装在一起,我们就可以爬取所有图书了:
import requestsfrom bs4 import BeautifulSoupdef spider(url): headers = { 'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/84.0.4147.125 Safari/537.36' } re = requests.get(url, headers=headers) soup = BeautifulSoup(re.text, 'html.parser') items = soup.select('div.pl2 a') for item in items: name = item['title'] link = item['href'] print(name, link)for i in range(0, 250, 25): douban_book = 'https://book.douban.com/top250?start=%s' % str(i) spider(douban_book)1234567891011121314151617181920
但考虑到输出结果太长,不方便在终端查看,我们可以将爬取到的结果写入文件:
import requestsfrom bs4 import BeautifulSoupdef spider(url, filename): headers = { 'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/84.0.4147.125 Safari/537.36' } re = requests.get(url, headers=headers) soup = BeautifulSoup(re.text, 'html.parser') items = soup.select('div.pl2 a') with open(filename, 'a', encoding=re.encoding) as f: for item in items: line = item['title'] + " " + item['href'] + "" f.write(line)for i in range(0, 250, 25): douban_book = 'https://book.douban.com/top250?start=%s' % str(i) spider(douban_book, 'doubanTop250.txt')1234567891011121314151617181920
效果:
五、防BAN策略
爬虫在网页上爬取数据时如果不加任何限制会“高速”访问对方的服务器,如果访问太快容易导致被对方服务器封禁,因为正常人是不会在1秒内访问几十次甚至上百次网站的,这样就会导致我们在一段时间内无法访问这个网站。所以,如果你访问过于频繁,即使通过修改User-Agent伪装成浏览器,也还是会被识别出爬虫,并限制你的IP访问该网站。
那么如何防止自己被封禁呢?这里介绍两种策略,一种是降低自己的爬取速度,另一种是IP代理。
5.1 使用time.sleep()降低爬取速度
time.sleep(secs)函数推迟调用线程的运行,可通过参数secs(秒数)来进行设置。
我们先来看一个例子:
import timefor i in range(0, 10): print(i) time.sleep(1)12345
运行后,终端先是输出0,之后每隔1秒输出一个数字。倘若不加上time.sleep(1),那么这10个数字会在“一瞬间”打印出来。显然,time.sleep()延迟了打印这个操作。
利用这个特点,我们可以在之前爬取豆瓣图书Top250的代码中使用time.sleep(),以降低爬取速度,防止被封:
import requestsfrom bs4 import BeautifulSoupfrom time import sleep as pausedef spider(url, filename): headers = { 'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/84.0.4147.125 Safari/537.36' } re = requests.get(url, headers=headers) soup = BeautifulSoup(re.text, 'html.parser') items = soup.select('div.pl2 a') with open(filename, 'a', encoding=re.encoding) as f: for item in items: line = item['title'] + " " + item['href'] + "" f.write(line)for i in range(0, 250, 25): douban_book = 'https://book.douban.com/top250?start=%s' % str(i) spider(douban_book, 'doubanTop250.txt') pause(1)12345678910111213141516171819202122
这样我们就可以每隔1秒爬取一页,降低了访问频率。
5.2 IP代理
除了降低访问频率之外,我们也可以使用代理来解决IP限制的问题。代理的意思是通过别的IP访问网站。这样,在IP被封后我们可以换一个IP继续爬取数据,或者每次爬取数据时都换不同的IP,避免同一个IP访问的频率过高,这样就能快速地大规模爬取数据了。
如何使用代理呢?请看下例:
import requestsproxies = { "http": "http://10.10.1.10:3128", "https": "http://10.10.1.10:1080",}requests.get("http://example.org", proxies=proxies)12345678
和headers一样,我们同样需要定义一个字典,但传递的是proxies参数。我们需要将http和https这两种协议作为键,对应的IP代理作为值,最后将整个字典作为proxies参数传递给requests.get()方法即可。
注:IP代理有免费的和收费的,你可以自行在网上寻找。
在爬取大量数据时我们需要很多的IP用于切换。因此,我们需要建立一个IP 代理池(字典列表),每次从中随机选择一个传给proxies参数。
因此,使用IP代理并结合time.sleep()爬取豆瓣图书Top250再将其写入文件的完整代码如下:
import requestsfrom random import choicefrom bs4 import BeautifulSoup as BeSfrom time import sleep as pausedef spider(url, filename, proxies): headers = { 'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/84.0.4147.125 Safari/537.36' } re = requests.get(url, proxies=proxies, headers=headers) soup = BeS(re.text, 'html.parser') items = soup.select('div.pl2 a') with open(filename, 'a', encoding=re.encoding) as f: for item in items: f.write(item['title'] + " " + item['href'] + "")filename = 'doubanTop250.txt'pages = []proxies_list = []for i in range(0, 250, 25): ip_1 = "http://10.10.1.1%s:3128" % str(i // 25) ip_2 = "http://10.10.1.1%s:1080" % str(i // 25) douban_book = 'https://book.douban.com/top250?start=%s' % str(i) prox = { "http": ip_1, "https": ip_2, } pages.append(douban_book) proxies_list.append(prox)for page in pages: proxies = choice(proxies_list) spider(page, filename, proxies) pause(1)12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637
上述代码的IP代理池中的IP代理不可用(IP地址是瞎写的),所以代码不会成功运行,这里仅仅是为了展示一个完整的结构。
有点长,需要完整项目代码的私信小编01