Python Beautiful Soup 模組

[Python爬蟲] Beautiful Soup 模組

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BeautifySoup 模組

Python Beautiful Soup 模組

Python 的 Beautiful Soup 模組是一個用來解析 HTML 和 XML 文件的程式庫。這個模組提供了一個方便的方式來提取網頁資料，尤其適合於網路爬蟲的開發。Beautiful Soup 透過轉換複雜的 HTML 文件為一個複雜的樹狀結構，讓程式師能夠輕鬆地存取各個 HTML 標籤和屬性。

HTML 結構

在開始介紹 BeautifySoup 模組使用前，先來快速複習一下，HTML相關知識。

HTML (HyperText Markup Language) 是用於建立網頁的標準標記語言。HTML 文件由一系列元素構成，這些元素通過標籤來定義。一個基本的 HTML 文件結構包括以下部分：

  1. 文檔類型聲明（Doctype）: 這是一行非 HTML 代碼，它告訴瀏覽器文件的 HTML 版本。例如，HTML5 的文檔類型聲明是 <!DOCTYPE html>。
  2. HTML 標籤: 文件的開始和結束由 <html> 和 </html> 標籤標記。這些標籤包含了整個 HTML 文件的內容。
  3. Head 區塊: 由 <head> 和 </head> 標籤包裹，包含了文檔的元數據，如 <title> 標籤（定義網頁標題）和鏈接到外部文件的 <link> 標籤（常用於鏈接 CSS 文件）。
  4. Body 區塊: 由 <body> 和 </body> 標籤包裹，包含了網頁的所有內容，如文本、圖片、超連結、表格、列表等。
  5. 標籤: HTML 標籤是由尖括號包圍的關鍵字，如 <p>（段落）和 <a>（超連結）。大多數標籤有匹配的關閉標籤，如 <p></p>。
  6. 屬性: 標籤可以包含屬性，屬性提供了關於 HTML 元素的額外資訊。例如，<a href="https://www.example.com"> 中的 href 就是一個屬性，指定了連結的目標 URL。
  7. 註釋: 使用 <!-- 註釋內容 --> 來添加註釋，這些註釋不會在瀏覽器中顯示。

一個簡單的 HTML 文件示例可能如下所示：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>網頁標題</title>
</head>
<body>
    <h1>這是一個標題</h1>
    <p>這是一個段落。</p>
    <a href="https://www.example.com">這是一個超連結</a>
</body>
</html>
HTML 標籤結構

這個結構基礎上構成了大多數網頁的框架，而更複雜的功能（如互動性、佈局控制等）則需要 CSS (Cascading Style Sheets) 和 JavaScript 的輔助。

結構區塊標籤及其用途：

標籤用途說明
<html>HTML 文件的根元素包含整個 HTML 文檔的內容。
<head>文檔的頭部區域包含了文檔的元數據，如 CSS 樣式鏈接、JavaScript 文件等。
<title>定義文檔的標題在瀏覽器的標題欄或頁籤上顯示。
<meta>提供有關 HTML 文檔的元數據用於指定頁面描述、關鍵詞、文檔作者、字符集等。
<link>鏈接外部資源用於鏈接外部資源，如 CSS 樣式表。
<script>定義客戶端腳本（如 JavaScript）用於在 HTML 文檔中嵌入或引用 JavaScript 代碼。
<body>文檔的主體區域包含網頁的所有可見內容，如文本、圖片、超連結等。
<div>區塊元素用於創建一個邏輯容器，常用於 CSS 布局或 JavaScript 操作的目的。

顯示類標籤及其用途

標籤用途說明
<h1> 到 <h6>標題標籤用於定義 HTML 標題，<h1> 是最大的標題，<h6> 是最小的標題。
<p>段落標籤用於定義文本的段落。
<span>行內元素類似於 <div>，但用於行內元素的分組。
<br>換行在文本中插入一個換行，常用於段落或長文本內部。
<b>粗體文本使包含的文本顯示為粗體。
<i>斜體文本使包含的文本顯示為斜體。
<strong>強調文本使文本成為粗體，表示它的重要性更高。
<em>強調文本使文本變為斜體，表示強調。
<a>超連結標籤用於定義超連結，可以鏈接到不同的頁面或頁面內的某個部分。
<blockquote>引用區塊用於定義長的引用，通常有縮進樣式。
<pre>預格式化的文本區塊用於顯示預格式化的文本，保留空格和換行。
<code>程式碼用於顯示一段程式碼，通常與 <pre> 標籤結合使用。
<img>圖片標籤用於在網頁中嵌入圖片。
<iframe>內嵌框架用於在當前文檔中嵌入另一個文檔，如嵌入 YouTube 影片、地圖等。
HTML 顯示標籤範例

顯示範例

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>顯示類標籤範例</title>
</head>
<body>
    <h1>歡迎來到我的網頁</h1>
    <p>這是一個段落，展示了如何使用 <b>粗體</b> 和 <i>斜體</i> 文本。</p>

    <div style="border:1px solid black; padding:10px;">
        <h2>區塊級元素示例</h2>
        <p>這是一個 <code>div</code> 元素的示例，用於創建一個帶邊框的區塊。</p>
    </div>

    <p>以下是一段預格式化的文本：</p>
    <pre>
function sayHello() {
    console.log("Hello, world!");
}
    </pre>

    <p>引用示例：</p>
    <blockquote>這是一個引用區塊，用於引用長段文字。</blockquote>

    <p>圖片展示：</p>
    <img src="example.jpg" alt="示例圖片" />

    <p>行內元素 <span style="color:red;">紅色文字</span> 示例。</p>
</body>
</html>

列表類型標籤及其用途

標籤用途說明
<ul>無序列表用於創建無序列表，通常與 <li>（列表項目）標籤一起使用。
<ol>有序列表用於創建有序列表，也與 <li> 標籤一起使用。
<li>列表項目用於 <ul> 或 <ol> 內部，表示單個列表項目。
<dl>定義列表用於創建一個定義列表，通常包括一組術語和其定義。
<dt>定義列表中的術語用於 <dl> 內，指定一個需要解釋或定義的術語。
<dd>定義列表中的術語定義用於 <dl> 內，跟隨 <dt> 元素，提供對應術語的定義或解釋。

列表範例

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>列表標籤範例</title>
</head>
<body>
    <h2>無序列表範例</h2>
    <ul>
        <li>蘋果</li>
        <li>橘子</li>
        <li>香蕉</li>
    </ul>

    <h2>有序列表範例</h2>
    <ol>
        <li>第一步</li>
        <li>第二步</li>
        <li>第三步</li>
    </ol>

    <h2>定義列表範例</h2>
    <dl>
        <dt>HTML</dt>
        <dd>超文本標記語言</dd>
        <dt>CSS</dt>
        <dd>層疊樣式表</dd>
    </dl>
</body>
</html>
HTML 列表標籤範例

表單類型標籤及其用途

標籤用途說明
<form>表單標籤用於創建 HTML 表單以收集用戶輸入。
<fieldset>字段集合用於將相關元素分組並構建表單的結構。
<legend>字段集合標題與 <fieldset> 元素一起使用，為字段集合提供標題。
<input>輸入控件用於創建不同類型的輸入元素，如文本框、復選框、按鈕等。
<textarea>多行文本輸入框用於 <form> 內，創建一個多行文本輸入框。
<label>標籤定義 <input> 元素的標籤，提高可訪問性，通常與 for 屬性一起使用。
<select>下拉選單用於 <form> 內，創建一個下拉選單，選項使用 <option> 標籤表示。
<option>下拉選單中的選項用於 <select> 內，定義下拉選單中的一個選項。
<button>按鈕用於創建一個可點擊的按鈕，可以包含文本或圖像。
<input type=”submit”>提交按鈕用於提交表單的按鈕，當點擊時，表單數據會被發送到服務器。

表單範例

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>表單範例</title>
</head>
<body>
    <form action="/submit_form" method="post">
        <fieldset>
            <legend>個人資訊</legend>

            <label for="name">姓名：</label>
            <input type="text" id="name" name="name"><br><br>

            <label for="email">電子郵件：</label>
            <input type="email" id="email" name="email"><br><br>

            <label for="job">職業：</label>
            <select id="job" name="job">
                <option value="student">學生</option>
                <option value="teacher">老師</option>
                <option value="engineer">工程師</option>
                <option value="other">其他</option>
            </select><br><br>

            <input type="submit" value="提交">
        </fieldset>
    </form>
</body>
</html>
HTML 表單標籤範例

表格類型標籤及其用途

標籤用途說明
<table>表格標籤用於創建表格，與 <tr>（行）、<td>（單元格）等標籤一起使用。
<thead>表格頭部區域用於將表格的頭部行（通常包含 <th> 元素）劃分為一個單獨的區域。
<th>表格中的標題單元格用於 <tr> 內，定義表格的標題單元格，文本預設為加粗和居中。
<tbody>表格主體區域用於將表格的主體內容（通常包含多個 <tr>）劃分為一個單獨的區域。
<tr>表格中的行用於 <table> 內，定義表格的一行。
<td>表格中的單元格用於 <tr> 內，定義表格的一個單元格。

表格範例

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>表格範例</title>
</head>
<body>
    <table border="1">
        <caption>課程表</caption>
        <thead>
            <tr>
                <th>時間</th>
                <th>星期一</th>
                <th>星期二</th>
                <th>星期三</th>
                <th>星期四</th>
                <th>星期五</th>
            </tr>
        </thead>
        <tbody>
            <tr>
                <td>9:00-10:00</td>
                <td>數學</td>
                <td>英語</td>
                <td>物理</td>
                <td>化學</td>
                <td>體育</td>
            </tr>
            <tr>
                <td>10:00-11:00</td>
                <td>地理</td>
                <td>歷史</td>
                <td>生物</td>
                <td>音樂</td>
                <td>美術</td>
            </tr>
        </tbody>
        <tfoot>
            <tr>
                <td colspan="6">註：每天都有20分鐘的休息時間</td>
            </tr>
        </tfoot>
    </table>
</body>
</html>
HTML 表格標籤範例

這些標籤構成了 HTML 文檔的基本結構和內容，根據需要選擇合適的標籤來組織和呈

常見的 HTML 屬性 及其用法：

屬性適用標籤說明範例
id所有標籤指定元素的 唯一標識符 。<div id=”uniqueid”></div>
class所有標籤指定元素的類名，常用於 CSS 和 JavaScript。<div class=”classname”></div>
style所有標籤直接在元素上應用 CSS 樣式。<p style=”color: red;”>紅色文字</p>
title所有標籤提供有關元素的額外資訊，通常以工具提示形式顯示。<p title=”提示信息”>懸停查看提示</p>
href<a>指定超連結的目標 URL。<a href=”https://www.example.com”>連結</a>
src<img>指定圖像文件的路徑。<img src=”image.jpg” alt=”描述”>
alt<img>為圖像提供替代文本。<img src=”image.jpg” alt=”描述”>
name<input>為輸入元素指定名稱。<input type=”text” name=”username”>
type<input>定義輸入元素的類型（如 text, radio）。<input type=”checkbox”>
placeholder<input>提供輸入欄位的提示文字。<input type=”text” placeholder=”姓名”>
value<input>定義輸入控件的初始值。<input type=”submit” value=”提交”>
disabled<input>指定輸入元素應該被禁用。<input type=”text” disabled>
checked<input>指定復選框或單選按鈕初始狀態為選中。<input type=”checkbox” checked>
readonly<input>指定輸入欄位為只讀。<input type=”text” readonly>
rows<textarea>指定多行文本輸入的行數。<textarea rows=”4″></textarea>
cols<textarea>指定多行文本輸入的列數。<textarea cols=”50″></textarea>

這些屬性是 HTML 元素常用的配置選項，能夠幫助開發者控制元素的行為和外觀。正确使用這些屬性可以使網頁更加功能豐富和用戶友好。

使用 Beautiful Soup 的基本步驟

  1. 安裝：首先需要安裝 Beautiful Soup。一般來說，可以通過 Python 的包管理工具 pip 安裝，如執行 pip install beautifulsoup4。
  2. 導入模組：在 Python 程式中，導入 Beautiful Soup 模組，通常還會搭配 requests 模組來發送網路請求。例如：from bs4 import BeautifulSoup。
  3. 獲取和解析網頁：使用 requests 模組獲取網頁內容，然後用 Beautiful Soup 解析這些內容。例如： import requests from bs4 import BeautifulSoup response = requests.get('網址') soup = BeautifulSoup(response.content, 'html.parser')
  4. 提取數據：一旦獲取了解析後的 HTML，就可以使用 Beautiful Soup 提供的各種方法來提取需要的數據。例如，使用 soup.find_all() 來查找所有符合特定條件的標籤。
  5. 處理數據：提取的數據可以進一步處理或存儲，以符合程式的需求。

HTML 解析器

Beautiful Soup 支援多種解析器，如 html.parser、lxml 和 html5lib，每個解析器有其特點，可以根據具體需求選擇使用。此外，Beautiful Soup 也提供了豐富的文檔和社群支援，方便程式師學習和使用。

以下是一些常見解析器的比較：

  1. Python 標準庫的 html.parser:
    • 優點：不需要安裝額外的 Python 庫，即可使用。
    • 缺點：可能不如其他外部解析器那麼快速或健壯。在異常的 HTML 結構處理上可能不夠準確。
    • 使用場景：適合簡單的 HTML 解析任務，特別是當避免外部依賴是一個要求時。
  2. lxml HTML 解析器:
    • 優點：非常快速，解析效率高。對異常的 HTML 處理較好。
    • 缺點：需要安裝外部的 lxml 庫。
    • 使用場景：適合需要處理大量或複雜 HTML 文件的場景，尤其是在性能是關鍵考量因素時。
  3. lxml 的 XML 解析器:
    • 優點：與 lxml 的 HTML 解析器相同，特別適合於解析 XML 文件。
    • 缺點：需要安裝 lxml。
    • 使用場景：當處理純 XML 數據時最為適合。
  4. html5lib:
    • 優點：極高的標準準確性，能夠像瀏覽器那樣解析 HTML，包括非常異常的或破碎的標記。
    • 缺點：速度較慢，需要安裝 html5lib 库。
    • 使用場景：適合需要與瀏覽器解析方式非常接近的場景，尤其是處理不規範或破碎的 HTML 時。

選擇哪個解析器取決於具體需求：如果需要快速解析，lxml 是一個好選擇；如果對解析準確性有高要求，尤其是處理不規範的 HTML，html5lib 更為合適；如果想避免安裝外部依賴，則可以使用 Python 標準庫的 html.parser。

解析器使用方法優點缺點適用情況
Python 標準庫的 html.parserBeautifulSoup(markup, “html.parser”)不需要安裝額外的庫，內建於 Python 中可能不如其他解析器那麼快或準確適合簡單的 HTML 解析，當避免外部依賴是重要考量時使用
lxml 的 HTML 解析器BeautifulSoup(markup, “lxml”)非常快速，解析效率高需要安裝外部的 lxml 庫處理大量或複雜 HTML 文件，尤其在性能是關鍵考量時
lxml 的 XML 解析器BeautifulSoup(markup, “lxml-xml”)解析 XML 文件時效率高需要安裝 lxml專門用於解析 XML 文件
html5libBeautifulSoup(markup, “html5lib”)極高的標準準確性，解析方式類似於瀏覽器，創建有效的 HTML5速度較慢，需要安裝 html5lib需要與瀏覽器解析方式非常接近，特別是處理不規範的 HTML 時

使用方法

Beautiful Soup 提供了多種方法來簡化 HTML 和 XML 文件的解析和數據提取過程。
以下是一些常用的方法：

  1. find() 和 find_all():
    • find()：找到第一個匹配指定標籤或屬性的元素。
    • find_all()：找到所有匹配指定標籤或屬性的元素。
    例如： first_paragraph = soup.find('p') all_paragraphs = soup.find_all('p')
  2. select():
    • 使用 CSS 選擇器來選取元素。這對於需要更複雜選擇規則的情況特別有用。
    例如： articles = soup.select('div.article')
  3. get_text():
    • 從標籤中提取所有文本內容。
    例如： text = first_paragraph.get_text()
  4. attributes（屬性）訪問:
    • 直接從標籤中提取屬性，如 href、id、class 等。
      例如：
    link_url = soup.find('a')['href']
  5. children 和 descendants:
    • children：獲取直接子元素。
    • descendants：獲取所有子孫元素。
      這些屬性通常用於遍歷元素樹。
  6. parent 和 parents:
    • parent：獲取直接父元素。
    • parents：獲取所有祖先元素。
    這在需要從特定元素向上遍歷文檔樹時非常有用。
  7. next_sibling 和 previous_sibling:
    • 這些方法可以用來訪問同一層級的下一個或上一個元素。
  8. string:
    • 如果標籤只包含文本，則可以使用 string 屬性直接獲取文本內容。

這些方法通常結合使用，以便更有效地從複雜的 HTML 結構中提取所需的數據。

常用方法

方法名稱使用方式說明
find()soup.find(‘tag_name’)找到第一個匹配指定標籤或屬性的元素。
find_all()soup.find_all(‘tag_name’)找到所有匹配指定標籤或屬性的元素。
select()soup.select(‘css_selector’)使用 CSS 選擇器來選取元素。
get_text()tag.get_text()從標籤中提取所有文本內容。
屬性訪問tag[‘attribute’]直接從標籤中提取屬性，如 href、id、class 等。
childrentag.children獲取直接子元素。
descendantstag.descendants獲取所有子孫元素。
parenttag.parent獲取直接父元素。
parentstag.parents獲取所有祖先元素。
next_siblingtag.next_sibling獲取同一層級的下一個元素。
previous_siblingtag.previous_sibling獲取同一層級的上一個元素。
stringtag.string如果標籤只包含文本，則可以使用此屬性直接獲取文本內容。

這些方法可以組合使用，從而更有效地從複雜的 HTML 結構中提取所需的數據。每個方法都有其特定的使用場景，選擇合適的方法可以大大提高數據提取的效率和準確性。

參考資源

  1. Beautiful Soup 官方文檔 官方文檔是學習 Beautiful Soup 的絕佳資源，它提供了安裝指南、不同解析器的比較，以及如何使用 Beautiful Soup 進行 HTML 和 XML 解析的詳細指導。
  2. G. T. Wang 的部落格 提供了詳細的 Beautiful Soup 使用教學，涵蓋基本的操作方法，例如使用 find_all 搜尋 HTML 標籤，取出節點屬性，以及限制搜尋節點數量等技巧。
  3. Python學堂 的教學則涵蓋了從載入 Beautiful Soup 套件，開始導覽網頁局部內容，到更進階的搜尋方法。這個教學提供了多個實用範例，例如如何取出特定元素、搜尋父元素、取得標籤的屬性值等。
  4. LearnCodeWithMike 的教學提供了七個實用技巧，例如使用 find_all 來搜尋符合特定標籤和 CSS 屬性值的所有節點，或者使用 select 方法來透過 CSS 屬性值進行 HTML 節點搜尋。這個教學還介紹了如何搜尋父節點和前後節點，以及如何取得屬性值和連結文字。
  5. STEAM 教育學習網 的教學則強調了 Beautiful Soup 方法的參數使用，例如 string、limit、recursive 等，以及如何使用 .get_text() 和屬性索引來輸出內容或屬性。此外，該教學還提供了具體的範例，例如抓取水庫的容量。

這些資源涵蓋了從基礎到進階的 Beautiful Soup 使用技巧，非常適合初學者和需要深入了解的開發者。
您可以根據自己的學習需求選擇合適的教學進行學習。

結論

Beautiful Soup 模組在解析網頁資料方面的便利性不容忽視。它使得從複雜的 HTML 結構中快速提取和整理所需數據成為可能。然而，要充分利用 Beautiful Soup 的強大功能，基本的 HTML 結構、標籤以及屬性的理解是必不可少的。本章節的分享旨在幫助大家掌握這些基礎知識，並理解如何將前一章節介紹的 Requests 模組與 Beautiful Soup 結合使用，從而實現有效的網頁數據抓取和處理。透過這些工具，您將能夠更加靈活地處理網絡資料，為您的項目或數據分析任務帶來便利。

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