零基础写python爬虫之使用Scrapy框架编写爬虫

 更新时间:2014年11月07日 09:21:27   转载 投稿:hebedich  
前面的文章我们介绍了Python爬虫框架Scrapy的安装与配置等基本资料,本文我们就来看看如何使用Scrapy框架方便快捷的抓取一个网站的内容,随便选个小站(dmoz.org)来示例吧

网络爬虫,是在网上进行数据抓取的程序,使用它能够抓取特定网页的HTML数据。虽然我们利用一些库开发一个爬虫程序,但是使用框架可以大大提高效率,缩短开发时间。Scrapy是一个使用Python编写的,轻量级的,简单轻巧,并且使用起来非常的方便。使用Scrapy可以很方便的完成网上数据的采集工作,它为我们完成了大量的工作,而不需要自己费大力气去开发。

首先先要回答一个问题。
问:把网站装进爬虫里,总共分几步?
答案很简单,四步:
新建项目 (Project):新建一个新的爬虫项目
明确目标(Items):明确你想要抓取的目标
制作爬虫(Spider):制作爬虫开始爬取网页
存储内容(Pipeline):设计管道存储爬取内容

好的,基本流程既然确定了,那接下来就一步一步的完成就可以了。

1.新建项目(Project)
在空目录下按住Shift键右击,选择“在此处打开命令窗口”,输入一下命令:

复制代码 代码如下:

scrapy startproject tutorial 

其中,tutorial为项目名称。
可以看到将会创建一个tutorial文件夹,目录结构如下:

复制代码 代码如下:

tutorial/ 
    scrapy.cfg 
    tutorial/ 
        __init__.py 
        items.py 
        pipelines.py 
        settings.py 
        spiders/ 
            __init__.py 
            ... 

下面来简单介绍一下各个文件的作用:
scrapy.cfg:项目的配置文件
tutorial/:项目的Python模块,将会从这里引用代码
tutorial/items.py:项目的items文件
tutorial/pipelines.py:项目的pipelines文件
tutorial/settings.py:项目的设置文件
tutorial/spiders/:存储爬虫的目录

2.明确目标(Item)
在Scrapy中,items是用来加载抓取内容的容器,有点像Python中的Dic,也就是字典,但是提供了一些额外的保护减少错误。
一般来说,item可以用scrapy.item.Item类来创建,并且用scrapy.item.Field对象来定义属性(可以理解成类似于ORM的映射关系)。
接下来,我们开始来构建item模型(model)。
首先,我们想要的内容有:
名称(name)
链接(url)
描述(description)

修改tutorial目录下的items.py文件,在原本的class后面添加我们自己的class。
因为要抓dmoz.org网站的内容,所以我们可以将其命名为DmozItem:

复制代码 代码如下:

# Define here the models for your scraped items 

# See documentation in: 
# http://doc.scrapy.org/en/latest/topics/items.html 
 
from scrapy.item import Item, Field 
 
class TutorialItem(Item): 
    # define the fields for your item here like: 
    # name = Field() 
    pass 
 
class DmozItem(Item): 
    title = Field() 
    link = Field() 
    desc = Field() 

刚开始看起来可能会有些看不懂,但是定义这些item能让你用其他组件的时候知道你的 items到底是什么。
可以把Item简单的理解成封装好的类对象。

3.制作爬虫(Spider)

制作爬虫,总体分两步:先爬再取。
也就是说,首先你要获取整个网页的所有内容,然后再取出其中对你有用的部分。
3.1爬
Spider是用户自己编写的类,用来从一个域(或域组)中抓取信息。
他们定义了用于下载的URL列表、跟踪链接的方案、解析网页内容的方式,以此来提取items。
要建立一个Spider,你必须用scrapy.spider.BaseSpider创建一个子类,并确定三个强制的属性:
name:爬虫的识别名称,必须是唯一的,在不同的爬虫中你必须定义不同的名字。
start_urls:爬取的URL列表。爬虫从这里开始抓取数据,所以,第一次下载的数据将会从这些urls开始。其他子URL将会从这些起始URL中继承性生成。
parse():解析的方法,调用的时候传入从每一个URL传回的Response对象作为唯一参数,负责解析并匹配抓取的数据(解析为item),跟踪更多的URL。
 
这里可以参考宽度爬虫教程中提及的思想来帮助理解,教程传送:[Java] 知乎下巴第5集:使用HttpClient工具包和宽度爬虫。
也就是把Url存储下来并依此为起点逐步扩散开去,抓取所有符合条件的网页Url存储起来继续爬取。

下面我们来写第一只爬虫,命名为dmoz_spider.py,保存在tutorial\spiders目录下。
dmoz_spider.py代码如下:

复制代码 代码如下:

from scrapy.spider import Spider 
 
class DmozSpider(Spider): 
    name = "dmoz" 
    allowed_domains = ["dmoz.org"] 
    start_urls = [ 
        "http://www.dmoz.org/Computers/Programming/Languages/Python/Books/", 
        "http://www.dmoz.org/Computers/Programming/Languages/Python/Resources/
    ] 
 
    def parse(self, response): 
        filename = response.url.split("/")[-2] 
        open(filename, 'wb').write(response.body) 

allow_domains是搜索的域名范围,也就是爬虫的约束区域,规定爬虫只爬取这个域名下的网页。
从parse函数可以看出,将链接的最后两个地址取出作为文件名进行存储。
然后运行一下看看,在tutorial目录下按住shift右击,在此处打开命令窗口,输入:

复制代码 代码如下:

scrapy crawl dmoz 

运行结果如图:

报错了:
UnicodeDecodeError: 'ascii' codec can't decode byte 0xb0 in position 1: ordinal not in range(128)
运行第一个Scrapy项目就报错,真是命运多舛。
应该是出了编码问题,谷歌了一下找到了解决方案:
在python的Lib\site-packages文件夹下新建一个sitecustomize.py:

复制代码 代码如下:

import sys   
sys.setdefaultencoding('gb2312')   

再次运行,OK,问题解决了,看一下结果:

最后一句INFO: Closing spider (finished)表明爬虫已经成功运行并且自行关闭了。
包含 [dmoz]的行 ,那对应着我们的爬虫运行的结果。
可以看到start_urls中定义的每个URL都有日志行。
还记得我们的start_urls吗?
http://www.dmoz.org/Computers/Programming/Languages/Python/Books
http://www.dmoz.org/Computers/Programming/Languages/Python/Resources
因为这些URL是起始页面,所以他们没有引用(referrers),所以在它们的每行末尾你会看到 (referer: <None>)。
在parse 方法的作用下,两个文件被创建:分别是 Books 和 Resources,这两个文件中有URL的页面内容。

那么在刚刚的电闪雷鸣之中到底发生了什么呢?
首先,Scrapy为爬虫的 start_urls属性中的每个URL创建了一个 scrapy.http.Request 对象 ,并将爬虫的parse 方法指定为回调函数。
然后,这些 Request被调度并执行,之后通过parse()方法返回scrapy.http.Response对象,并反馈给爬虫。

3.2取
爬取整个网页完毕,接下来的就是的取过程了。
光存储一整个网页还是不够用的。
在基础的爬虫里,这一步可以用正则表达式来抓。
在Scrapy里,使用一种叫做 XPath selectors的机制,它基于 XPath表达式。
如果你想了解更多selectors和其他机制你可以查阅资料:点我点我

这是一些XPath表达式的例子和他们的含义
/html/head/title: 选择HTML文档<head>元素下面的<title> 标签。
/html/head/title/text(): 选择前面提到的<title> 元素下面的文本内容
//td: 选择所有 <td> 元素
//div[@class="mine"]: 选择所有包含 class="mine" 属性的div 标签元素
以上只是几个使用XPath的简单例子,但是实际上XPath非常强大。
可以参照W3C教程:点我点我。

为了方便使用XPaths,Scrapy提供XPathSelector 类,有两种可以选择,HtmlXPathSelector(HTML数据解析)和XmlXPathSelector(XML数据解析)。
必须通过一个 Response 对象对他们进行实例化操作。
你会发现Selector对象展示了文档的节点结构。因此,第一个实例化的selector必与根节点或者是整个目录有关 。
在Scrapy里面,Selectors 有四种基础的方法(点击查看API文档):
xpath():返回一系列的selectors,每一个select表示一个xpath参数表达式选择的节点
css():返回一系列的selectors,每一个select表示一个css参数表达式选择的节点
extract():返回一个unicode字符串,为选中的数据
re():返回一串一个unicode字符串,为使用正则表达式抓取出来的内容

3.3xpath实验
下面我们在Shell里面尝试一下Selector的用法。
实验的网址:http://www.dmoz.org/Computers/Programming/Languages/Python/Books/

熟悉完了实验的小白鼠,接下来就是用Shell爬取网页了。
进入到项目的顶层目录,也就是第一层tutorial文件夹下,在cmd中输入:

复制代码 代码如下:

回车后可以看到如下的内容:

在Shell载入后,你将获得response回应,存储在本地变量 response中。
所以如果你输入response.body,你将会看到response的body部分,也就是抓取到的页面内容:

或者输入response.headers 来查看它的 header部分:

现在就像是一大堆沙子握在手里,里面藏着我们想要的金子,所以下一步,就是用筛子摇两下,把杂质出去,选出关键的内容。
selector就是这样一个筛子。
在旧的版本中,Shell实例化两种selectors,一个是解析HTML的 hxs 变量,一个是解析XML 的 xxs 变量。
而现在的Shell为我们准备好的selector对象,sel,可以根据返回的数据类型自动选择最佳的解析方案(XML or HTML)。
然后我们来捣弄一下!~
要彻底搞清楚这个问题,首先先要知道,抓到的页面到底是个什么样子。
比如,我们要抓取网页的标题,也就是<title>这个标签:

可以输入:

复制代码 代码如下:

sel.xpath('//title') 

结果就是:

这样就能把这个标签取出来了,用extract()和text()还可以进一步做处理。
备注:简单的罗列一下有用的xpath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。
全部的实验结果如下,In[i]表示第i次实验的输入,Out[i]表示第i次结果的输出(建议大家参照:W3C教程):

复制代码 代码如下:

In [1]: sel.xpath('//title') 
Out[1]: [<Selector xpath='//title' data=u'<title>Open Directory - Computers: Progr'>] 
 
In [2]: sel.xpath('//title').extract() 
Out[2]: [u'<title>Open Directory - Computers: Programming: Languages: Python: Books</title>'] 
 
In [3]: sel.xpath('//title/text()') 
Out[3]: [<Selector xpath='//title/text()' data=u'Open Directory - Computers: Programming:'>] 
 
In [4]: sel.xpath('//title/text()').extract() 
Out[4]: [u'Open Directory - Computers: Programming: Languages: Python: Books'] 
 
In [5]: sel.xpath('//title/text()').re('(\w+):') 
Out[5]: [u'Computers', u'Programming', u'Languages', u'Python'] 

当然title这个标签对我们来说没有太多的价值,下面我们就来真正抓取一些有意义的东西。
使用火狐的审查元素我们可以清楚地看到,我们需要的东西如下:

我们可以用如下代码来抓取这个<li>标签:

复制代码 代码如下:

sel.xpath('//ul/li') 

从<li>标签中,可以这样获取网站的描述:

复制代码 代码如下:

sel.xpath('//ul/li/text()').extract() 

可以这样获取网站的标题:

复制代码 代码如下:

sel.xpath('//ul/li/a/text()').extract() 

可以这样获取网站的超链接:

复制代码 代码如下:

当然,前面的这些例子是直接获取属性的方法。
我们注意到xpath返回了一个对象列表,
那么我们也可以直接调用这个列表中对象的属性挖掘更深的节点
(参考:Nesting selectors andWorking with relative XPaths in the Selectors):
sites = sel.xpath('//ul/li')
for site in sites:
    title = site.xpath('a/text()').extract()
    link = site.xpath('a/@href').extract()
    desc = site.xpath('text()').extract()
    print title, link, desc

3.4xpath实战
我们用shell做了这么久的实战,最后我们可以把前面学习到的内容应用到dmoz_spider这个爬虫中。
在原爬虫的parse函数中做如下修改:

复制代码 代码如下:

from scrapy.spider import Spider 
from scrapy.selector import Selector 
 
class DmozSpider(Spider): 
    name = "dmoz" 
    allowed_domains = ["dmoz.org"] 
    start_urls = [ 
        "http://www.dmoz.org/Computers/Programming/Languages/Python/Books/", 
        "http://www.dmoz.org/Computers/Programming/Languages/Python/Resources/
    ] 
 
    def parse(self, response): 
        sel = Selector(response) 
        sites = sel.xpath('//ul/li') 
        for site in sites: 
            title = site.xpath('a/text()').extract() 
            link = site.xpath('a/@href').extract() 
            desc = site.xpath('text()').extract() 
            print title 

注意,我们从scrapy.selector中导入了Selector类,并且实例化了一个新的Selector对象。这样我们就可以像Shell中一样操作xpath了。
我们来试着输入一下命令运行爬虫(在tutorial根目录里面):

复制代码 代码如下:

scrapy crawl dmoz

运行结果如下:

果然,成功的抓到了所有的标题。但是好像不太对啊,怎么Top,Python这种导航栏也抓取出来了呢?
我们只需要红圈中的内容:

看来是我们的xpath语句有点问题,没有仅仅把我们需要的项目名称抓取出来,也抓了一些无辜的但是xpath语法相同的元素。
审查元素我们发现我们需要的<ul>具有class='directory-url'的属性,
那么只要把xpath语句改成sel.xpath('//ul[@class="directory-url"]/li')即可
将xpath语句做如下调整:

复制代码 代码如下:

from scrapy.spider import Spider 
from scrapy.selector import Selector 
 
class DmozSpider(Spider): 
    name = "dmoz" 
    allowed_domains = ["dmoz.org"] 
    start_urls = [ 
        "http://www.dmoz.org/Computers/Programming/Languages/Python/Books/", 
        "http://www.dmoz.org/Computers/Programming/Languages/Python/Resources/
    ] 
 
    def parse(self, response): 
        sel = Selector(response) 
        sites = sel.xpath('//ul[@class="directory-url"]/li') 
        for site in sites: 
            title = site.xpath('a/text()').extract() 
            link = site.xpath('a/@href').extract() 
            desc = site.xpath('text()').extract() 
            print title 

成功抓出了所有的标题,绝对没有滥杀无辜:

3.5使用Item
接下来我们来看一看如何使用Item。
前面我们说过,Item 对象是自定义的python字典,可以使用标准字典语法获取某个属性的值:

复制代码 代码如下:

>>> item = DmozItem() 
>>> item['title'] = 'Example title' 
>>> item['title'] 
'Example title' 

作为一只爬虫,Spiders希望能将其抓取的数据存放到Item对象中。为了返回我们抓取数据,spider的最终代码应当是这样:

复制代码 代码如下:

from scrapy.spider import Spider 
from scrapy.selector import Selector 
 
from tutorial.items import DmozItem 
 
class DmozSpider(Spider): 
    name = "dmoz" 
    allowed_domains = ["dmoz.org"] 
    start_urls = [ 
        "http://www.dmoz.org/Computers/Programming/Languages/Python/Books/", 
        "http://www.dmoz.org/Computers/Programming/Languages/Python/Resources/
    ] 
 
    def parse(self, response): 
        sel = Selector(response) 
        sites = sel.xpath('//ul[@class="directory-url"]/li') 
        items = [] 
        for site in sites: 
            item = DmozItem() 
            item['title'] = site.xpath('a/text()').extract() 
            item['link'] = site.xpath('a/@href').extract() 
            item['desc'] = site.xpath('text()').extract() 
            items.append(item) 
        return items 

4.存储内容(Pipeline)
保存信息的最简单的方法是通过Feed exports,主要有四种:JSON,JSON lines,CSV,XML。
我们将结果用最常用的JSON导出,命令如下:

复制代码 代码如下:

scrapy crawl dmoz -o items.json -t json 

-o 后面是导出文件名,-t 后面是导出类型。
然后来看一下导出的结果,用文本编辑器打开json文件即可(为了方便显示,在item中删去了除了title之外的属性):

因为这个只是一个小型的例子,所以这样简单的处理就可以了。
如果你想用抓取的items做更复杂的事情,你可以写一个 Item Pipeline(条目管道)。
这个我们以后再慢慢玩^_^

以上便是python爬虫框架Scrapy制作爬虫抓取网站内容的全部过程了,非常的详尽吧,希望能够对大家有所帮助,有需要的话也可以和我联系,一起进步

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