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用 Python 解析 HTML 页面
在网络爬取的过程中，我们通常需要对所爬取的页面进行解析，从中提取我们需要的数据。网页的结构通常是由 HTML 标签所组成的，通过对这些标签的解析，可以得到网页中所包含的有用信息。在 Python 中，有三种常见的 HTML 解析方式：正则表达式解析、XPath 解析和 CSS 选择器解析。本文将为大家介绍这三种解析方式的基本使用方法。
HTML 页面的结构
在讲解 HTML 解析方式之前，我们需要先了解一下 HTML 页面的基本结构。当我们在浏览器中打开一个网站，并通过鼠标右键菜单选择“显示网页源代码”菜单项时，就可以看到网页对应的 HTML 代码。HTML 代码通常由标签、属性和文本组成。标签用于承载页面要显示的内容，属性用于补充标签的信息，而文本则是标签所显示的内容。下面是一个简单的 HTML 页面代码结构示例：
<!DOCTYPE html>
<html><head><!-- head 标签中的内容不会在浏览器窗口中显示 --><title>这是页面标题</title></head><body><!-- body 标签中的内容会在浏览器窗口中显示 --><h1>这是一级标题</h1><p>这是一段文本</p></body>
</html>在这个 HTML 页面代码示例中，<!DOCTYPE html>是文档类型声明，<html>标签是整个页面的根标签，<head>和<body>是<html>标签的子标签，放在<body>标签下的内容会显示在浏览器窗口中，这部分内容是网页的主体；放在<head>标签下的内容不会在浏览器窗口中显示，但是却包含了页面重要的元信息，通常称之为网页的头部。HTML 页面大致的代码结构如下所示：
<!DOCTYPE html>
<html><head><!-- 页面的元信息，如字符编码、标题、关键字、媒体查询等 --></head><body><!-- 页面的主体，显示在浏览器窗口中的内容 --></body>
</html>在 HTML 页面中，标签、层叠样式表（CSS）和 JavaScript 是构成页面的三要素。标签用来承载页面要显示的内容，CSS 负责对页面的渲染，而 JavaScript 用来控制页面的交互式行为。要实现 HTML 页面的解析，可以使用 XPath 的语法，它原本是 XML 的一种查询语法，可以根据 HTML 标签的层次结构提取标签中的内容或标签属性；此外，也可以使用 CSS 选择器来定位页面元素，就跟用 CSS 渲染页面元素是同样的道理。
XPath 解析
XPath 是在 XML（eXtensible Markup Language）文档中查找信息的一种语法，XML 跟 HTML 类似也是一种用标签承载数据的标签语言，不同之处在于 XML 的标签是可扩展的，可以自定义的，而且 XML 对语法有更严格的要求。XPath 使用路径表达式来选取 XML 文档中的节点或者节点集，这里所说的节点包括元素、属性、文本、命名空间、处理指令、注释、根节点等。
XPath 的路径表达式是一种类似于文件路径的语法，可以通过“/”和“//”来选取节点。单斜杠“/”表示选取根节点，双斜杠“//”表示选取任意位置的节点。例如，“/bookstore/book”表示选取根节点 bookstore 下的所有 book 子节点，“//title”表示选取任意位置的 title 节点。
XPath 还可以使用谓语（Predicate）来过滤节点。谓语是被嵌在方括号中的表达式，它可以是一个数字、一个比较运算符或一个函数调用。例如，“/bookstore/book[1]”表示选取 bookstore 的第一个子节点 book，“//book[@lang]”表示选取所有具有 lang 属性的 book 节点。
XPath 的函数包括字符串、数学、逻辑、节点、序列等函数，这些函数可以用于选取节点、计算值、转换数据类型等操作。例如，“string-length(string)”函数可以返回字符串的长度，“count(node-set)”函数可以返回节点集中节点的个数。
下面我们通过一个例子来说明如何使用 XPath 对页面进行解析。假设我们有如下的 XML 文件：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<bookstore><book><title lang="eng">Harry Potter</title><price>29.99</price></book><book><title lang="zh">Learning XML</title><price>39.95</price></book>
</bookstore>对于这个 XML 文件，我们可以用如下所示的 XPath 语法获取文档中的节点。
| 路径表达式 | 结果 |
|---|---|
| /bookstore | 选取根元素 bookstore。注意：假如路径起始于正斜杠( / )，则此路径始终代表到某元素的绝对路径！ |
| //book | 选取所有 book 子元素，而不管它们在文档中的位置。 |
| //@lang | 选取名为 lang 的所有属性。 |
| /bookstore/book[1] | 选取 bookstore 的第一个子节点 book。 |
CSS 选择器解析
CSS 选择器是一种基于 HTML 标签的属性和关系来定位元素的方法。它可以根据 HTML 标签的层次结构、类名、id 等属性来定位元素。在 Python 中，我们可以使用 BeautifulSoup 库来进行 CSS 选择器解析。
下面我们通过一个例子来说明如何使用 CSS 选择器对页面进行解析。假设我们有如下的 HTML 代码：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head><meta charset="utf-8"><title>这是页面标题</title>
</head>
<body><div class="content"><h1>这是一级标题</h1><p>这是一段文本</p></div><div class="footer"><p>版权所有 © 2021</p></div>
</body>
</html>我们可以使用如下所示的 CSS 选择器语法来选取页面元素。
| 选择器 | 结果 |
|---|---|
| div.content | 选取 class 为 content 的 div 元素。 |
| h1 | 选取所有的 h1 元素。 |
| div.footer p | 选取 class 为 footer 的 div 元素下的所有 p 元素。 |
| [href] | 选取所有具有 href 属性的元素。 |
正则表达式解析
正则表达式是一种用来匹配、查找和替换文本的工具，它可以用于对 HTML 页面进行解析。在 Python 中，我们可以使用 re 模块来进行正则表达式解析。
下面我们通过一个例子来说明如何使用正则表达式对页面进行解析。假设我们有如下的 HTML 代码：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head><meta charset="utf-8"><title>这是页面标题</title>
</head>
<body><div class="content"><h1>这是一级标题</h1><p>这是一段文本</p></div><div class="footer"><p>版权所有 © 2021</p></div>
</body>
</html>我们可以使用如下所示的正则表达式来选取页面元素。
import rehtml = '''
<!DOCTYPE html>
<html>
<head><meta charset="utf-8"><title>这是页面标题</title>
</head>
<body><div class="content"><h1>这是一级标题</h1><p>这是一段文本</p></div><div class="footer"><p>版权所有 © 2021</p></div>
</body>
</html>
'''pattern = re.compile(r'<div class="content">.*?<h1>(.*?)</h1>.*?<p>(.*?)</p>.*?</div>', re.S)
match = re.search(pattern, html)
if match:title = match.group(1)text = match.group(2)print(title)print(text)以上代码中，我们使用 re 模块的 compile 方法来编译正则表达式，然后使用 search 方法来匹配 HTML 代码。在正则表达式中，“.*?”表示非贪婪匹配，也就是匹配到第一个符合条件的标签就停止匹配，而“re.S”表示让“.”可以匹配包括换行符在内的任意字符。最后，我们使用 group 方法来获取匹配的结果。
总结
本文介绍了 Python 中常用的三种 HTML 解析方式：XPath 解析、CSS 选择器解析和正则表达式解析。在具体的应用过程中，我们可以根据需要选择不同的解析方式。XPath 解析适用于对 HTML 页面的层次结构进行解析，能够比较方便地定位页面元素；CSS 选择器解析适用于对 HTML 页面的类名、id 等属性进行解析，可以快速定位元素；正则表达式解析适用于对 HTML 页面的标签和文本进行解析，可以灵活地处理页面元素。希望本文能够对大家进行 HTML 解析方面的学习和实践有所帮助。