網路爬蟲Day4 - html檔的解析

2018鐵人賽爬蟲

王選仲(GoatWang)

2017-12-11 07:47:30

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概述

在解析html檔時，我們首先需要了解兩個概念，第一個是html標籤，這個部分也是組成網頁的最主要部分，第二個是定位html標籤的方法selector以及Xpath，這兩個工具可以幫助你在html檔中快速找到你要的網頁資訊。如果已經對撰寫html檔有所了解，請拿捏收看。

html標籤tag(元素element)

這個部分我只說幾個重要的元素，如果你是html的初學者，必須注意每一個tag的功能，在爬蟲的應用上通常會特別注意「是否為表單元素」，如果是表單元素，有價值的資訊並不像其他元素，用一組html tag包起來，而是放在tag中的value屬性。其他，比較詳細的教材，可以看W3school。

標題(h1~h6)

<h1>This is a heading</h1>
<h6>This is a heading</h6>

段落(p)

<p>This is a paragraph.</p>

連結

<a href="http://www.w3school.com.cn">This is a link</a>
# 注意href是a元素的「屬性」，裡面的網址若沒有http開頭，一般都是使用跟你所在網頁相同的網域(domain)，詳見下面的圖片解釋。

頁面分割用元素

<div></div>
#這幾年比較新設計的網頁，一般都是使用這個元素做頁面分割的，雖然本身不含有重要的資訊，但是在定位元素時，會很常需要繞過div

圖片

<img style="padding-top:112px" height="92" src="/images/branding/googlelogo/2x/googlelogo_color_272x92dp.png" width="272" alt="Google" id="hplogo" title="Google" onload="google.aft&amp;&amp;google.aft(this)">
# 此圖片中的img使從google首頁擷取下來的，style, height, width...都是這元素的屬性。而google的網域是https://www.google.com.tw/，因此你可以透過https://www.google.com.tw/images/branding/googlelogo/2x/googlelogo_color_272x92dp.png，找到google標誌的圖片，

表單元素: 這個地方要比較注意的是，一般表單元素中有價值的資訊都存在value當中，而不是一對tag的中間。

<form>
<input type="text" name="firstname">
<input type="radio" name="sex" value="male" checked>Male
<input type="submit" value="Submit">
</form>

表格元素: 這是表格元素的架構，一個比較正規的html table應該要以這個架構去寫成，大家可以多把焦點放在整個朝狀結構每一格tag的名稱。大家可以直接上去這個網頁(公開資訊觀測站)按F12中element看看。

<table>
    <thead>
        <tr><th></th><th></th></tr>
    </thead>
    <tbody>
        <tr><td></td><td></td></tr>
    </tbody>
</table>

Selector以及Xpath

上面講了主要組成網頁的基本元素，接下來要講的是，讓電腦可以找到特定元素的方法。這邊只簡單講概念，詳細部分，selector請看W3school，Xpath請看W3school。

Selector

這個部分因為實在太複雜，只說幾個重要的，我知道大家看完還是霧煞煞，別著急，下面我們會跟著python套件一起示範使用方式。

元素名稱: 所有是這個名稱的元素
class: 用”.”代表，一般一個html頁面中多個html元素會共享一個class
id: 用”#”代表，一般一個html頁面中每個html元素的id是不會重複的
空白建: 代表在某個元素下面尋找全部
“>”: 代表尋找下一階層的元素

舉台北大學課程檢索頁面為例:

進入頁面後按下F12，如果是使用chrome，左上角會找到一個元素選擇器，透過選擇器去網頁上面點選特定的元素，瀏覽器就能自動幫你定位出他在html中的位置。

此時，在元素上面點擊右鍵>copy>copy selector，就可以取得這個元素的Selector:

body > center > table > tbody > tr > td > table > tbody > tr:nth-child(1) > td > fieldset > form:nth-child(2) > p > select

不過請注意，nth-child這個功能在下面要介紹的拆解html的python套件BeautifulSoup中並沒有被實作，也就是這個套件無法處理這樣的語法，因此必須透過其他解決方案，來處理這個元素。

Xpath

這個概念就比較簡單，html檔案是巢狀結構，也就是一層包一層的結構，最上層的結構就是html，然後html裡面會包著head跟body，網頁中通常會直接被你看到的部分都包在body中。下面可能就會有很多div, h1~h6,或其他上述元素。
而所謂Xpath，就是透過，從最上層到最下層。每一層經過的tag名稱串接起來的定位器，承上例，將copy Selector改為copy Xpath即可得到:

/html/body/center/table/tbody/tr/td/table/tbody/tr[1]/td/fieldset/form[1]/p/select

應用套件BeautifulSoup、pandas

BeautifulSoup(非表格元素)

首先必須說明的是，這個套件的底層是用正規表示式所寫成，早期一點的爬蟲玩家，大都必須比較辛苦的手刻正規表示式，現在大家就比較方便拉，詳情大家可以看他們的官網，以下我僅針對比較常用的幾個元素做簡單示範。

# 安裝
$ pip install bs4

# 一、把取得的html純文字送給BeautifulSoup，產生BeautifulSoup類別
from bs4 import BeautifulSoup
import requests
re = requests.get("https://www.crummy.com/software/BeautifulSoup/bs4/doc/")  
soup = BeautifulSoup(re.text)
# 二、找到element
## 透過tag名稱尋找元素(第一個，回傳一個元素類別)
elem = soup.find('a')
print(elem)
print("----------------------------------")
## 透過tag名稱尋找元素(全部，回傳一個元素類別「陣列」)
elems = soup.find_all('a')
for elem in elems:
    print(elem)
print("----------------------------------")
## 透過selector尋找元素(回傳一個元素類別「陣列」)
selector = "#quick-start > h1"
elem = soup.select(selector)
print(elem)
print("----------------------------------")
# 三、取出element中的重要資訊
## 取出element特定attribute的值
elem = soup.find('a')
print(elem)
print(elem['href']) ##方法一
print(elem.get('href'))  ##方法二
print("----------------------------------")
## 取出一對tag間的文字
selector = "#quick-start > h1"
elem = soup.select(selector)
print(elem[0])
print(elem[0].text)
print("----------------------------------")
## 取得整個網頁的所有文字)
print(soup.get_text())
print("----------------------------------")

pandas(表格元素)

如果對於數據處理有興趣，非常推薦認真學一下pandas，這東西就是python中的excel，功能非常強大，解析html tag只是其中的一個小功能，後面會有一天的時間，完整的介紹pandas的表格操作功能。
另外，需特別提醒的是，pandas對於html中表格元素的容錯能力其實沒有大家想像的完美，所以如果遇到無法解決的狀況，還是建議大家先用BeautifulSoup處理好完整的table元素，再丟給pandas。

# 安裝
$ pip install pandas

import pandas as pd
url = "http://mops.twse.com.tw/server-java/t164sb01?step=1&CO_ID=1216&SYEAR=2017&SSEASON=1&REPORT_ID=C"  ## 公開資訊觀測站的財報
dfs = pd.read_html(url)  ## 回傳DataFrame類別的陣列
df = dfs[1]
print(df)
# 簡單的操作pandas教學
## 只查看前面五行
print(df.head(5))
## 查看所有的columns
columns = df.columns
print(columns)
## 僅查看取特定column
showColumns = [columns[0], columns[1]]
print(df[showColumns].head())
## 僅查看特定的row
print(df.xs(5))  ##不可指派內容
print(df.loc[5])  ##可指派內容
## 存檔
df.to_csv("{檔名}", index=False)
df.to_json("{檔名}")