Python 爬虫之 BeautifulSoup
BeautifulSoup 是一个可以从 HTML 或 XML 文件中提取数据的 Python 库，它能够将 HTML 或 XML 转化为可定位的树形结构，并提供了导航、查找、修改功能，它会自动将输入文档转换为 Unicode 编码，输出文档转换为 UTF-8 编码。
BeautifulSoup 支持 Python 标准库中的 HTML 解析器和一些第三方的解析器，默认使用 Python 标准库中的 HTML 解析器，默认解析器效率相对比较低，如果需要解析的数据量比较大或比较频繁，推荐使用更强、更快的 lxml 解析器。
1 安装
1）BeautifulSoup 安装
如果使用 Debain 或 ubuntu 系统，可以通过系统的软件包管理来安装：apt-get install Python-bs4，如果无法使用系统包管理安装，可以使用 pip install beautifulsoup4 来安装。
2）第三方解析器安装
如果需要使用第三方解释器 lxml 或 html5lib，可是使用如下命令进行安装：apt-get install Python-lxml(html5lib) 和 pip install lxml(html5lib)。
看一下主要解析器和它们的优缺点：
| 解析器 | 使用方法 | 优势 | 劣势 |
|---|---|---|---|
| Python标准库 | BeautifulSoup(markup, "html.parser") |
Python的内置标准库； 执行速度适中； 文档容错能力强。 | Python 2.7.3 or 3.2.2)前的版本中文档容错能力差。 |
| lxml HTML 解析器 | BeautifulSoup(markup, "lxml") |
速度快；文档容错能力强。 | 需要安装C语言库。 |
| lxml XML 解析器 |
|
速度快；唯一支持XML的解析器。 | 需要安装C语言库 |
| html5lib | BeautifulSoup(markup, "html5lib") |
最好的容错性； 以浏览器的方式解析文档； 生成HTML5格式的文档。 | 速度慢； 不依赖外部扩展。 |
2 快速上手
将一段文档传入 BeautifulSoup 的构造方法，就能得到一个文档的对象，可以传入一段字符串或一个文件句柄，示例如下：
1）使用字符串
我们以如下一段 HTML 字符串为例：
html = '''
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>BeautifulSoup学习</title>
</head>
<body>
Hello BeautifulSoup
</body>
</html>
'''
使用示例如下：
from bs4 import BeautifulSoup
#使用默认解析器
soup = BeautifulSoup(html,'html.parser')
#使用 lxml 解析器
soup = BeautifulSoup(html,'lxml')
2）本地文件
还以上面那段 HTML 为例，将上面 HTML 字符串放在 index.html 文件中，使用示例如下：
#使用默认解析器
soup = BeautifulSoup(open('index.html'),'html.parser')
#使用 lxml 解析器
soup = BeautifulSoup(open('index.html'),'lxml')
2.1 对象的种类
BeautifulSoup 将 HTML 文档转换成一个树形结构，每个节点都是 Python 对象，所有对象可以归纳为4种：Tag，NavigableString，BeautifulSoup，Comment。
1）Tag 对象
Tag 对象与 HTML 或 XML 原生文档中的 tag 相同，示例如下：
soup = BeautifulSoup('<title>BeautifulSoup学习</title>','lxml')
tag = soup.title
tp =type(tag)
print(tag)
print(tp)
#输出结果
'''
<title>BeautifulSoup学习</title>
<class 'bs4.element.Tag'>
'''
Tag 有很多方法和属性，这里先看一下它的的两种常用属性：name 和 attributes。
我们可以通过 .name 来获取 tag 的名字，示例如下：
soup = BeautifulSoup('<title>BeautifulSoup学习</title>','lxml')
tag = soup.title
print(tag.name)
#输出结果
#title
我们还可以修改 tag 的 name，示例如下：
tag.name = 'title1'
print(tag)
#输出结果
#<title1>BeautifulSoup学习</title1>
一个 tag 可能有很多个属性，先看一它的 class 属性，其属性的操作方法与字典相同，示例如下：
soup = BeautifulSoup('<title class="tl">BeautifulSoup学习</title>','lxml')
tag = soup.title
cls = tag['class']
print(cls)
#输出结果
#['tl']
我们还可以使用 .attrs 来获取，示例如下：
ats = tag.attrs
print(ats)
#输出结果
#{'class': ['tl']}
tag 的属性可以被添加、修改和删除，示例如下：
#添加 id 属性
tag['id'] = 1
#修改 class 属性
tag['class'] = 'tl1'
#删除 class 属性
del tag['class']
2）NavigableString 对象
NavigableString 类是用来包装 tag 中的字符串内容的，使用 .string 来获取字符串内容，示例如下：
str = tag.string
可以使用 replace_with() 方法将原有字符串内容替换成其它内容 ，示例如下：
tag.string.replace_with('BeautifulSoup')
3）BeautifulSoup 对象
BeautifulSoup 对象表示的是一个文档的全部内容，它并不是真正的 HTML 或 XML 的 tag，因此它没有 name 和 attribute 属性，为方便查看它的 name 属性，BeautifulSoup 对象包含了一个值为 [document] 的特殊属性 .name，示例如下：
soup = BeautifulSoup('<title class="tl">BeautifulSoup学习</title>','lxml')
print(soup.name)
#输出结果
#[document]
4）Comment 对象
Comment 对象是一个特殊类型的 NavigableString 对象，它会使用特殊的格式输出，看一下例子：
soup = BeautifulSoup('<title class="tl">Hello BeautifulSoup</title>','html.parser')
comment = soup.title.prettify()
print(comment)
#输出结果
'''
<title class="tl">
Hello BeautifulSoup
</title>
'''
我们前面看的例子中 tag 中的字符串内容都不是注释内容，现在将字符串内容换成注释内容，我们来看一下效果：
soup = BeautifulSoup('<title class="tl"><!--Hello BeautifulSoup--></title>','html.parser')
str = soup.title.string
print(str)
#输出结果
#Hello BeautifulSoup
通过结果我们发现注释符号 <!----> 被自动去除了，这一点我们要注意一下。
2.2 搜索文档树
BeautifulSoup 定义了很多搜索方法，我们来具体看一下。
1）find_all()
find_all() 方法搜索当前 tag 的所有 tag 子节点，方法详细如下：find_all(name=None, attrs={}, recursive=True, text=None,limit=None, **kwargs)，来具体看一下各个参数。
name 参数可以查找所有名字为 name 的 tag，字符串对象会被自动忽略掉，示例如下：
soup = BeautifulSoup('<title class="tl">Hello BeautifulSoup</title>','html.parser')
print(soup.find_all('title'))
#输出结果
#[<title class="tl">Hello BeautifulSoup</title>]
attrs 参数定义一个字典参数来搜索包含特殊属性的 tag，示例如下：
soup = BeautifulSoup('<title class="tl">Hello BeautifulSoup</title>','html.parser')
soup.find_all(attrs={"class": "tl"})
调用 find_all() 方法时，默认会检索当前 tag 的所有子孙节点，通过设置参数 recursive=False，可以只搜索 tag 的直接子节点，示例如下：
soup = BeautifulSoup('<html><head><title>Hello BeautifulSoup</title></head></html>','html.parser')
print(soup.find_all('title',recursive=False))
#输出结果
#[]
通过 text 参数可以搜搜文档中的字符串内容，它接受字符串、正则表达式、列表、True，示例如下：
from bs4 import BeautifulSoup
import re
soup = BeautifulSoup('<head>myHead</head><title>BeautifulSoup</title>','html.parser')
#字符串
soup.find_all(text='BeautifulSoup')
#正则表达式
soup.find_all(soup.find_all(text=re.compile('title')))
#列表
soup.find_all(soup.find_all(text=['head','title']))
#True
soup.find_all(text=True)
limit 参数与 SQL 中的 limit 关键字类似，用来限制搜索的数据，示例如下：
soup = BeautifulSoup('<a id="link1" href="http://example.com/elsie">Elsie</a><a id="link2" href="http://example.com/elsie">Elsie</a>','html.parser')
soup.find_all('a', limit=1)
我们经常见到 Python 中 *arg 和 **kwargs 这两种可变参数，*arg 表示非键值对的可变数量的参数，将参数打包为 tuple 传递给函数； **kwargs 表示关键字参数，参数是键值对形式的，将参数打包为 dict 传递给函数。
使用多个指定名字的参数可以同时过滤 tag 的多个属性，如：
soup = BeautifulSoup('<a id="link1" href="http://example.com/elsie">Elsie</a><a id="link2" href="http://example.com/elsie">Elsie</a>','html.parser')
soup.find_all(href=re.compile("elsie"),id='link1')
有些 tag 属性在搜索不能使用，如 HTML5 中的 data-* 属性，示例如下：
soup = BeautifulSoup('<div data-foo="value">foo!</div>')
soup.find_all(data-foo='value')
首先当我在 Pycharm 中输入 data-foo='value' 便提示语法错误了，然后我不管提示直接执行提示 SyntaxError: keyword can't be an expression 这个结果也验证了 data-* 属性在搜索中不能使用。我们可以通过 find_all() 方法的 attrs 参数定义一个字典参数来搜索包含特殊属性的 tag，示例如下：
print(soup.find_all(attrs={'data-foo': 'value'}))
2）find()
方法详细如下：find(name=None, attrs={}, recursive=True, text=None,**kwargs)，我们可以看出除了少了 limit 参数，其它参数与方法 find_all 一样，不同之处在于：find_all() 方法的返回结果是一个列表，find() 方法返回的是第一个节点，find_all() 方法没有找到目标是返回空列表，find() 方法找不到目标时，返回 None。来看个例子：
soup = BeautifulSoup('<a id="link1" href="http://example.com/elsie">Elsie</a><a id="link2" href="http://example.com/elsie">Elsie</a>','html.parser')
print(soup.find_all('a', limit=1))
print(soup.find('a'))
#输出结果
'''
[<a href="http://example.com/elsie" id="link1">Elsie</a>]
<a href="http://example.com/elsie" id="link1">Elsie</a>
'''
从示例中我们也可以看出，find() 方法返回的是找到的第一个节点。
3）find_parents() 和 find_parent()
find_all() 和 find() 用来搜索当前节点的所有子节点，find_parents() 和 find_parent() 则用来搜索当前节点的父辈节点。
4）find_next_siblings() 和 find_next_sibling()
这两个方法通过 .next_siblings 属性对当前 tag 所有后面解析的兄弟 tag 节点进行迭代，find_next_siblings() 方法返回所有符合条件的后面的兄弟节点，find_next_sibling() 只返回符合条件的后面的第一个tag节点。
5）find_previous_siblings() 和 find_previous_sibling()
这两个方法通过 .previous_siblings 属性对当前 tag 前面解析的兄弟 tag 节点进行迭代，find_previous_siblings() 方法返回所有符合条件的前面的兄弟节点，find_previous_sibling() 方法返回第一个符合条件的前面的兄弟节点。
6）find_all_next() 和 find_next()
这两个方法通过 .next_elements 属性对当前 tag 之后的 tag 和字符串进行迭代，find_all_next() 方法返回所有符合条件的节点，find_next() 方法返回第一个符合条件的节点。
7）find_all_previous() 和 find_previous()
这两个方法通过 .previous_elements 属性对当前节点前面的 tag 和字符串进行迭代，find_all_previous() 方法返回所有符合条件的节点，find_previous() 方法返回第一个符合条件的节点。
2.3 CSS选择器
BeautifulSoup 支持大部分的 CSS 选择器，在 Tag 或 BeautifulSoup 对象的 .select() 方法中传入字符串参数，即可使用 CSS 选择器的语法找到 tag，返回类型为列表。示例如下：
soup = BeautifulSoup('<body><a id="link1" class="elsie">Elsie</a><a id="link2" class="elsie">Elsie</a></body>','html.parser')
print(soup.select('a'))
#输出结果
#[<a clss="elsie" id="link1">Elsie</a>, <a clss="elsie" id="link2">Elsie</a>]
通过标签逐层查找
soup.select('body a')
找到某个 tag 标签下的直接子标签
soup.select('body > a')
通过类名查找
soup.select('.elsie')
soup.select('[class~=elsie]')
通过 id 查找
soup.select('#link1')
使用多个选择器
soup.select('#link1,#link2')
通过属性查找
soup.select('a[class]')
通过属性的值来查找
soup.select('a[class="elsie"]')
查找元素的第一个
soup.select_one('.elsie')
查找兄弟节点标签
#查找所有
soup.select('#link1 ~ .elsie')
#查找第一个
soup.select('#link1 + .elsie')
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