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【2022 年】Python3 爬虫教程 - Web网页基础

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用浏览器访问网站时,页面各不相同,你有没有想过它为何会呈现这个样子呢?本节中,我们就来了解一下网页的组成、结构和节点等内容。

1. 网页的组成

网页可以分为三大部分 —— HTML、CSS 和 JavaScript。如果把网页比作一个人的话,HTML 相当于骨架,JavaScript 相当于肌肉,CSS 相当于皮肤,三者结合起来才能形成一个完善的网页。下面我们分别来介绍一下这三部分的功能。

(1)HTML

HTML,其英文叫做 HyperText Markup Language,中文翻译叫做超文本标记语言,但我们通常不会用中文翻译来称呼它,一般就叫 HTML。

HTML 是用来描述网页的一种语言,网页包括文字、按钮、图片和视频等各种复杂的元素,其基础架构就是 HTML。不同类型的元素通过不同类型的标签来表示,如图片用 img 标签表示,视频用 video 标签表示,段落用 p 标签表示,它们之间的布局又常通过布局标签 div 嵌套组合而成,各种标签通过不同的排列和嵌套才形成了网页的框架。

那 HTML 长什么样子呢?我们可以随意打开一个网站,比如淘宝 https://www.taobao.com,然后右键菜单点击“检查元素”或者按 F12 快捷键,即可打开浏览器开发者工具,切换到 Elements 面板,这时候就可以看到这里呈现的就是淘宝网对应的 HTML,它包含了一系列标签,浏览器解析这些标签后,便会在网页中渲染成一个个的节点,这便形成了我们平常看到的网页。比如这里可以看到一个输入框就对应一个 input 标签,可以用于输入文字。

不同的标签对应着不同的功能,这些标签定义的节点相互嵌套和组合形成了复杂的层次关系,就形成了网页的架构。

(2)CSS

HTML 定义了网页的结构,但是只有 HTML 页面的布局并不美观,可能只是简单的节点元素的排列。为了让网页看起来更好看一些,这里借助了 CSS。

CSS,全称叫作 Cascading Style Sheets,即层叠样式表。“层叠” 是指当在 HTML 中引用了数个样式文件,并且样式发生冲突时,浏览器能依据层叠顺序处理。“样式” 指网页中文字大小、颜色、元素间距、排列等格式。CSS 是目前唯一的网页页面排版样式标准,有了它的帮助,页面才会变得更为美观。

在上图中,Styles 面板呈现的就是一系列 CSS 样式,比如摘抄一段 CSS,内容如下:

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#head_wrapper.s-ps-islite .s-p-top {
position: absolute;
bottom: 40px;
width: 100%;
height: 181px;
}

这就是一个 CSS 样式。大括号前面是一个 CSS 选择器。此选择器的意思是首先选中 idhead_wrapperclasss-ps-islite 的节点,然后再选中其内部的 classs-p-top 的节点。大括号内部写的就是一条条样式规则,例如 position 指定了这个节点的布局方式为绝对布局,bottom 指定节点的下边距为 40 像素,width 指定了宽度为 100%,表示占满父节点,height 则指定了节点的高度。也就是说,我们将位置、宽度、高度等样式配置统一写成这样的形式,然后用大括号括起来,接着在开头再加上 CSS 选择器,这就代表这个样式对 CSS 选择器选中的节点生效,节点就会根据此样式来展示了。

在网页中,一般会统一定义整个网页的样式规则,并写入 CSS 文件中(其后缀为 css)。在 HTML 中,只需要用 link 标签即可引入写好的 CSS 文件,这样整个页面就会变得美观、优雅。

(3)JavaScript

JavaScript,简称 JS,是一种脚本语言。HTML 和 CSS 配合使用,提供给用户的只是一种静态信息,缺乏交互性。我们在网页里可能会看到一些交互和动画效果,如下载进度条、提示框、轮播图等,这通常就是 JavaScript 的功劳。它的出现使得用户与信息之间不只是一种浏览与显示的关系,而是实现了一种实时、动态、交互的页面功能。

JavaScript 通常也是以单独的文件形式加载的,后缀为 js,在 HTML 中通过 script 标签即可引入,例如:

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<script src="jquery-2.1.0.js"></script>

综上所述,HTML 定义了网页的内容和结构,CSS 描述了网页的样式,JavaScript 定义了网页的行为。

2. 网页的结构

我们首先用例子来感受一下 HTML 的基本结构。新建一个文本文件,名称叫做 test.html,内容如下:

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<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8" />
<title>This is a Demo</title>
</head>
<body>
<div id="container">
<div class="wrapper">
<h2 class="title">Hello World</h2>
<p class="text">Hello, this is a paragraph.</p>
</div>
</div>
</body>
</html>

这就是一个最简单的 HTML 实例。开头用 DOCTYPE 定义了文档类型,其次最外层是 html 标签,最后还有对应的结束标签来表示闭合,其内部是 head 标签和 body 标签,分别代表网页头和网页体,它们也需要结束标签。head 标签内定义了一些页面的配置和引用,如:

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<meta charset="utf-8" />

它指定了网页的编码为 utf-8。

title 标签则定义了网页的标题,会显示在网页的选项卡中,不会显示在正文中。body 标签内则是在网页正文中显示的内容。div 标签定义了网页中的区块,它的 idcontainer,这是一个非常常用的属性,且 id 的内容在网页中是唯一的,我们可以通过它来获取这个区块。然后在此区块内又有一个 div 标签,它的 classwrapper,这也是一个非常常用的属性,经常与 CSS 配合使用来设定样式。然后此区块内部又有一个 h2 标签,这代表一个二级标题。另外,还有一个 p 标签,这代表一个段落。在这两者中直接写入相应的内容即可在网页中呈现出来,它们也有各自的 class 属性。

将代码保存后,双击该文件在浏览器中打开,可以看到如图所示的内容。

运行结果

可以看到,选项卡上显示了 This is a Demo 字样,这是我们在 head 中的 title 里定义的文字。而网页正文是 body 标签内部定义的各个元素生成的,可以看到这里显示了二级标题和段落。

这个实例便是网页的一般结构。一个网页的标准形式是 html 标签内嵌套 headbody 标签,head 内定义网页的配置和引用,body 内定义网页的正文。

3 节点树及节点间的关系

在 HTML 中,所有标签定义的内容都是节点,它们构成了一个 HTML 节点树,也称之为 HTML DOM 树。

我们先看下什么是 DOM。DOM 是 W3C(万维网联盟)的标准,其英文全称 Document Object Model,即文档对象模型。它定义了访问 HTML 和 XML 文档的标准。根据 W3C 的 HTML DOM 标准,HTML 文档中的所有内容都是节点。

  • 整个网站文档是一个文档节点。
  • 每个 html 标签对应一个根元素节点,即上例中的 html 标签,这属于一个跟元素节点。
  • 节点内的文本是文本节点,比如 a 节点代表一个超链接,它内部的文本也被认为是一个文本节点。
  • 每个节点的属性是属性节点,比如 a 节点有一个 href 属性,它就是一个属性节点。
  • 注释是注释节点,在 HTML 中有特殊的语法会被解析为注释,但其也会对应一个节点。

所以,HTML DOM 将 HTML 文档视作树结构,这种结构被称为节点树,如图所示:

节点树

通过 HTML DOM,树中的所有节点均可通过 JavaScript 访问,所有 HTML 节点元素均可被修改,也可以被创建或删除。

节点树中的节点彼此拥有层级关系。我们常用父(parent)、子(child)和兄弟(sibling)等术语描述这些关系。父节点拥有子节点,同级的子节点被称为兄弟节点。

在节点树中,顶端节点称为根(root)。除了根节点之外,每个节点都有父节点,同时可拥有任意数量的子节点或兄弟节点。图展示了节点树以及节点之间的关系。

节点树及节点间的关系

4. 选择器

我们知道网页由一个个节点组成,CSS 选择器会根据不同的节点设置不同的样式规则,那么怎样来定位节点呢?

在 CSS 中,我们使用 CSS 选择器来定位节点。例如,上例中 div 节点的 idcontainer,那么就可以表示为 #container,其中 # 开头代表选择 id,其后紧跟 id 的名称。另外,如果我们想选择 classwrapper 的节点,便可以使用.wrapper,这里以点(.)开头代表选择 class,其后紧跟 class 的名称。另外,还有一种选择方式,那就是根据标签名筛选,例如想选择二级标题,直接用 h2 即可。这是最常用的 3 种表示,分别是根据 idclass、标签名筛选,请牢记它们的写法。

另外,CSS 选择器还支持嵌套选择,各个选择器之间加上空格分隔开便可以代表嵌套关系,如 #container .wrapper p 则代表先选择 idcontainer 的节点,然后选中其内部的 classwrapper 的节点,然后再进一步选中其内部的 p 节点。另外,如果不加空格,则代表并列关系,如 div#container .wrapper p.text 代表先选择 idcontainerdiv 节点,然后选中其内部的 classwrapper 的节点,再进一步选中其内部的 classtextp 节点。这就是 CSS 选择器,其筛选功能还是非常强大的。

我们可以在浏览器中测试 CSS 选择器的效果,依然还是打开浏览器的开发者工具,然后按快捷键 Ctrl + F(如果你用的是 Mac,则是 Command + F),这时候在左下角便会出现一个搜索框,如图所示。

这时候我们输入 .title 就是选中了 class 为 title 的节点,这时候该节点就会被选中并在网页中高亮显示,如图所示:

输入 div#container .wrapper p.text 就逐层选中了 id 为 container 中 class 为 wrapper 节点中的 p 节点,如图所示:

另外,CSS 选择器还有一些其他语法规则,具体如下表所示。

CSS 选择器的其他语法规则

选 择 器 例  子 例子描述
.class .intro 选择 class="intro" 的所有节点
#id #firstname 选择 id="firstname" 的所有节点
* * 选择所有节点
element p 选择所有 p 节点
element,element div,p 选择所有 div 节点和所有 p 节点
element element div p 选择 div 节点内部的所有 p 节点
element>element div>p 选择父节点为 div 节点的所有 p 节点
element+element div+p 选择紧接在 div 节点之后的所有 p 节点
[attribute] [target] 选择带有 target 属性的所有节点
[attribute=value] [target=blank] 选择 target="blank" 的所有节点
[attribute~=value] [title~=flower] 选择 title 属性包含单词 flower 的所有节点
:link a:link 选择所有未被访问的链接
:visited a:visited 选择所有已被访问的链接
:active a:active 选择活动链接
:hover a:hover 选择鼠标指针位于其上的链接
:focus input:focus 选择获得焦点的 input 节点
:first-letter p:first-letter 选择每个 p 节点的首字母
:first-line p:first-line 选择每个 p 节点的首行
:first-child p:first-child 选择属于父节点的第一个子节点的所有 p 节点
:before p:before 在每个 p 节点的内容之前插入内容
:after p:after 在每个 p 节点的内容之后插入内容
:lang(language) p:lang 选择带有以 it 开头的 lang 属性值的所有 p 节点
element1~element2 p~ul 选择前面有 p 节点的所有 ul 节点
[attribute^=value] a[src^="https"] 选择其 src 属性值以 https 开头的所有 a 节点
[attribute$=value] a[src$=".pdf"] 选择其 src 属性以 .pdf 结尾的所有 a 节点
[attribute*=value] a[src*="abc"] 选择其 src 属性中包含 abc 子串的所有 a 节点
:first-of-type p:first-of-type 选择属于其父节点的首个 p 节点的所有 p 节点
:last-of-type p:last-of-type 选择属于其父节点的最后一个 p 节点的所有 p 节点
:only-of-type p:only-of-type 选择属于其父节点唯一的 p 节点的所有 p 节点
:only-child p:only-child 选择属于其父节点的唯一子节点的所有 p 节点
:nth-child(n) p:nth-child 选择属于其父节点的第二个子节点的所有 p 节点
:nth-last-child(n) p:nth-last-child 同上,从最后一个子节点开始计数
:nth-of-type(n) p:nth-of-type 选择属于其父节点第二个 p 节点的所有 p 节点
:nth-last-of-type(n) p:nth-last-of-type 同上,但是从最后一个子节点开始计数
:last-child p:last-child 选择属于其父节点最后一个子节点的所有 p 节点
:root :root 选择文档的根节点
:empty p:empty 选择没有子节点的所有 p 节点(包括文本节点)
:target #news:target 选择当前活动的 #news 节点
:enabled input:enabled 选择每个启用的 input 节点
:disabled input:disabled 选择每个禁用的 input 节点
:checked input:checked 选择每个被选中的 input 节点
:not(selector) :not 选择非 p 节点的所有节点
::selection ::selection 选择被用户选取的节点部分

另外,还有一种比较常用的选择器 XPath,这种选择方式后面会详细介绍。

5. 总结

本节介绍了网页的结构和节点间的关系,了解了这些内容,我们才有更加清晰的思路去解析和提取网页内容。

本节参考来源:

  • 文档 - HTML - MDN Web Docs:https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTML
  • 文档 - JavaScript - MDN Web Docs:https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript
  • 文档 - HTML DOM 节点 - W3School:http://www.w3school.com.cn/htmldom/dom_nodes.asp
  • 文档 - HTML - 维基百科:https://en.wikipedia.org/wiki/HTML
  • 文档 - CSS Selector - W3School:https://www.w3schools.com/cssref/css_selectors.asp