Xpath解析及其语法

XPath解析

XPath(XML Path Language)是一种用于在XML和HTML文档中查找信息的语言,其通过路径表达式来定位节点,属性和文本内容,并支持复杂查询条件,XPath 是许多 Web 抓取工具如 Scrapy,Selenium 等的核心技术之一

XPath 解析的基本步骤

1. 导入lxml.etree

   from lxml import etree
   

2. 使用etree.parse(filename, parser=None)函数返回一个树形结构

   • etree.parse()用于解析本地XML或HTML文件,并将其转换为一个树形结构即ElementTree对象,可以通过该对象访问文档的各个节点
   • filename:要解析的文件路径
   • parser(可选):默认情况下,parser()会根据文件扩展名自动选择合适的解析器,如.xml文件使用XML解析器,.html使用HTML解析器

3. 使用etree.HTML(html_string, parser=None)解析网络html字符串

   • html_string :要解析的HTML字符串
   • parser:(可选):默认情况下etree.HTML()使用etree.HTMLparser()进行解析
   • 返回值:etree.HTML()返回一个ELement对象,表示HTML文档的根元素,可以通过该对象访问文档各个节点

4. 使用.xpath(xpath_expression)在已经解析好的HTML文档中执行XPath查询

   result = html_tree.xpath(xpath_expression)
   

   • xpath_expression:XPath表达式,用于在文档中查找节点,XPath表达式可以是绝对路径或相对路径,也可以包含谓词,函数和轴操作,主要的XPath语法下面会展开讲解
   • html_tree:可以是 ElementTree 对象(由 etree.parse() 返回)或 Element 对象(由 etree.HTML() 返回)

from lxml import etree

# 使用etree.parser()解析文件路径
parser = etree.HTMLParser(encoding='utf-8')  # 以utf8进行编码
tree = etree.parse('../Learning02/三国演义.html', parser=parser)
print(tree)
#output-> <lxml.etree._ElementTree object at 0x000001A240107000>

# 使用etree.HTML()解析本地文件或网络动态HTML
# 读取文件 解析为字符串
file = open('../Learning02/三国演义.html', 'r', encoding='utf-8')
data = file.read()
root = etree.HTML(data)
print(root)

#整合
root = etree.HTML(open('../Learning02/三国演义.html', 'r', encoding='utf-8').read())
print(root)
#output-> <Element html at 0x1a23e462880>

XPath语法

XPath语法可以用于在XML与HTML文档中查找信息的语言

路径表达式

XPath使用路径表达式来定位文档中的节点,路径也可以分为绝对路径与相对路径

绝对路径

• /:表示从根节点开始选择,其用于定义一个绝对路径

从根节点html开始查找到head,再从head下找出title标签

root = etree.HTML(open('../Learning02/三国演义.html', 'r', encoding='utf-8').read())
all_titles = root.xpath('/html/head/title')
for title in all_titles:
    print(etree.tostring(title, encoding='utf-8').decode('utf-8'))
#output-> <title>《三国演义》全集在线阅读_史书典籍_诗词名句网</title>

相对路径

相比与绝对路径,相对路径使用率更好,更好用

• //:表示从当前节点开始,选择文档中所有符合条件的节点,并且不考虑他们的位置

root = etree.HTML(open('../Learning02/三国演义.html', 'r', encoding='utf-8').read())
all_a = root.xpath('//a')
for a in all_a:
    print(a.text)
#None
#首页
#分类
#作者
#...

当前节点

• ./:表示当前节点,通常用于指明当前节点本身,避免混淆

all_a = root.xpath('//a')
print(all_a[1].xpath('./text()')) #./表示当前的a标签
#output-> ['首页']

选择属性

• @:用于选择元素的属性,而不是元素本身

# 使用 @ 选择 <a> 标签的 href 属性
all_hrefs = root.xpath('//a[@href]')
for hrefs in all_hrefs:
    print(etree.tostring(hrefs, encoding='unicode'))

XPath谓语

谓语是xpath中用于进一步筛选节点的表达式,通常放在方括号[] 内,其可以基于节点的位置,属性值,文本内容或其他条件来选择特定的节点,谓语可以嵌套使用,也可以与其他谓语组合使用

• 基本语法

  //element[condition]
  

  • element:要选择的元素
  • condition:谓语中的条件,用于进一步筛选符合条件的元素

位置谓语

位置谓语用于根据节点在兄弟节点中的位置进行选择,可以使用position()或直接指定位置编号

• 获取第一个ul标签中的第一个li标签

  #//ul获取的是所有ul,[0]选择第一个
  lis = root.xpath('//ul')[0].xpath('./li[1]')
  for li in lis:
      print(etree.tostring(li, encoding='unicode'))
  #output-> <li><a href="/">首页</a></li>
  

• 使用last()获取最后第一个节点,和导数第二个节点

  # 倒一个
  last_li = root.xpath('//ul')[0].xpath('./li[last()]')
  print(etree.tostring(last_li[0], encoding='unicode'))
  # 倒二个
  last_second_li = root.xpath('//ul')[0].xpath('./li[last()-1]')
  print(etree.tostring(last_second_li[0], encoding='unicode'))
  #output-> <li><a href="/app/">安卓下载</a></li>
  #<li><a href="/book/">古籍</a></li>
  

• 使用position()获取位置进行筛选

  # 获取前两个li标签
  last_li = root.xpath('//ul')[0].xpath('./li[position()<3]')
  for li in last_li:
      print(etree.tostring(li, encoding='unicode'))
  # 获取偶数位标签
  lis = root.xpath('//ul')[0].xpath('./li[position() mod 2=0]')
  for li in lis:
      print(etree.tostring(li, encoding='unicode'))
  

• 属性谓语

  属性谓语用于选择具体特定属性的节点

  • 使用@attribute来获取属性名称,结合条件进行筛选

  # 选取所有具有 href 属性的 a 元素
  hrefs = root.xpath("//a[@href]")
  for href in hrefs:
      print(etree.tostring(href, encoding='unicode'))
  

  • 查找class属性值

  all_class = root.xpath('//@class')
  print(all_class)
  

• 组合谓语

  将多个条件组合在一起,使用逻辑运算符 and,or等来创建更复杂的谓语

  #选取href属性值为https://example.com且class属性值为link的a元素
  //a[@href='https://example.com' and @class='link']
  

  #选取href属性值为https://example.com或https://another.com的a 元素
  //a[@href='https://example.com' or @href='https://another.com']
  

• 函数谓语

  Xpath提供了许多内置函数,来应对更复杂的筛选条件

  • contains((string1, string2)函数:

    • string1:要搜索的字符串
    • string2:要查找的字符串

    # 选取class包含"book"的img标签
    images = root.xpath('//img[contains(@src,"book")]')
    for image in images:
        print(etree.tostring(image, encoding='unicode'))
    

  • starts-with(string1, string2)函数:

    检查一个字符串是否以指定字符的前缀开始,是返回true,否返回false

    • string1:要检查的字符串
    • string2:作为前缀的字符串

    # 选取所有href以https://开头的a标签
    all_a = root.xpath('//a[starts-with(@href,"https:")]')
    for a in all_a:
        print(etree.tostring(a, encoding='unicode'))
    

• 文本内容谓语

  用于选择包含特定文本内容的节点,可以使用text()函数来提取节点的文本内容

  # 选择使用包含"三国"文本的p标签
  paragraphs = root.xpath('//p[contains(text(),"三国")]')
  for p in paragraphs:
      print(etree.tostring(p, encoding='unicode'))
  

通配符

xpath提供了多种通配符,用于在路径表达式中匹配未知的元素,属性,或任何节点.这些通配符非常有用,尤其是当不确定具体节点名称和结构的情况下

通配符	描述
*	匹配任何元素节点。 一般用于浏览器copy xpath会出现
@*	匹配任何属性节点。
node()	匹配任何类型的节点。

使用*匹配任何元素节点

• * 是最常用的通配符之一,其可以匹配任何元素,而不需要具体标签名.这在不确定元素名称或希望选择所有类型的元素时非常有用

# 选择所有 div 下的所有子元素
divs = root.xpath("//div/*")
for div in divs:
    print(etree.tostring(div, encoding='unicode'))

使用@* 匹配任何属性节点

• @* 用于匹配任何属性节点,而不用指定具体属性名称,在你不确定属性名称或希望选择所有属性时非常有用

# 选择所有 a 元素的所有属性
all_a = root.xpath('//a/@*')
for a in all_a:
    print(a)

使用node()匹配任何类型的节点

• node() 是一个更通用的通配符,其能匹配任何类型节点,包括元素节点,文本节点,属性节点,注释节点等等,其在需要选择不仅仅是元素节点是十分有用

# 选择所有 ul 下的所有子节点(包括文本节点)
nodes = root.xpath('//ul/node()')
print(nodes)
#output-> ['\n ', <Element li at 0x2009621d800>, '\n,...]

XPath,re正则,BeautifulSoup对比

在之前的学习中我们首先学习了re正则表达式,其次学习了更加便捷的bs4,哪为何还要学习XPath解析呢,接下来我们将它们的优点和适用场景进行对比学习

工具	优点	缺点	适用场景
XPath	强大的路径表达能力，支持层级结构和条件查询	学习曲线较陡，对不规范 HTML 容错性较差	结构化良好的 XML/HTML，复杂查询
re	灵活性高，适合处理纯文本中的模式匹配	不适合解析 HTML/XML，可读性差	从纯文本中提取特定模式的数据
BeautifulSoup	易于使用，容错性强，适合初学者	性能稍低，功能有限	不规范的 HTML，简单数据提取，网页抓取

• 总结
  • 若需要处理结构良好的XML或HTML文档,并需要进行复杂查询,那么XPath解析是最佳选择
  • 若需要从纯文本中提取特定模式的数据时,如从日志中提取日期,IP地址的,re正则表达式是最佳选择
  • 需要解析不规范的 HTML 或者只需要进行简单的数据提取,BeautifulSoup 是最友好的选择