爬虫新手学习1-爬虫基础

一、    为什么要做爬虫？
首先：都说现在是"大数据时代"，那数据从何而来？
企业产生的用户数据：百度指数、阿里指数、TBI腾讯浏览指数、新浪微博指数
数据平台购买数据：数据堂、国云数据市场、贵阳大数据交易所
政府/机构公开的数据：中华人民共和国国家统计局数据、世界银行公开数据、联合国数据、纳斯达克。
数据管理咨询公司：麦肯锡、埃森哲、艾瑞咨询
爬取网络数据：如果需要的数据市场上没有，或者不愿意购买，那么可以选择招/做一名爬虫工程师，自己动手丰衣足食。拉勾网Python爬虫职位

二、    通用爬虫和聚焦爬虫
根据使用场景，网络爬虫可分为 通用爬虫 和 聚焦爬虫 两种.
（1）    通用爬虫
通用网络爬虫 是 捜索引擎抓取系统（Baidu、Google、Yahoo等）的重要组成部分。主要目的是将互联网上的网页下载到本地，形成一个互联网内容的镜像备份。
通用搜索引擎（Search Engine）工作原理
通用网络爬虫 从互联网中搜集网页，采集信息，这些网页信息用于为搜索引擎建立索引从而提供支持，它决定着整个引擎系统的内容是否丰富，信息是否即时，因此其性能的优劣直接影响着搜索引擎的效果。

第一步：抓取网页
搜索引擎网络爬虫的基本工作流程如下：
首先选取一部分的种子URL，将这些URL放入待抓取URL队列；
取出待抓取URL，解析DNS得到主机的IP，并将URL对应的网页下载下来，存储进已下载网页库中，并且将这些URL放进已抓取URL队列。
分析已抓取URL队列中的URL，分析其中的其他URL，并且将URL放入待抓取URL队列，从而进入下一个循环....

搜索引擎如何获取一个新网站的URL：
1. 新网站向搜索引擎主动提交网址：（如百度http://zhanzhang.baidu.com/linksubmit/url）
2. 在其他网站上设置新网站外链（尽可能处于搜索引擎爬虫爬取范围）
3. 搜索引擎和DNS解析服务商(如DNSPod等）合作，新网站域名将被迅速抓取。
但是搜索引擎蜘蛛的爬行是被输入了一定的规则的，它需要遵从一些命令或文件的内容，如标注为nofollow的链接，或者是Robots协议。
Robots协议（也叫爬虫协议、机器人协议等），全称是“网络爬虫排除标准”（Robots Exclusion Protocol），网站通过Robots协议告诉搜索引擎哪些页面可以抓取，哪些页面不能抓取，例如：
淘宝网：https://www.taobao.com/robots.txt
腾讯网： http://www.qq.com/robots.txt

第二步：数据存储
搜索引擎通过爬虫爬取到的网页，将数据存入原始页面数据库。其中的页面数据与用户浏览器得到的HTML是完全一样的。
搜索引擎蜘蛛在抓取页面时，也做一定的重复内容检测，一旦遇到访问权重很低的网站上有大量抄袭、采集或者复制的内容，很可能就不再爬行。

第三步：预处理
搜索引擎将爬虫抓取回来的页面，进行各种步骤的预处理。
    提取文字
    中文分词
    消除噪音（比如版权声明文字、导航条、广告等……）
    索引处理
    链接关系计算
    特殊文件处理
....
除了HTML文件外，搜索引擎通常还能抓取和索引以文字为基础的多种文件类型，如 PDF、Word、WPS、XLS、PPT、TXT 文件等。我们在搜索结果中也经常会看到这些文件类型。
但搜索引擎还不能处理图片、视频、Flash 这类非文字内容，也不能执行脚本和程序。

第四步：提供检索服务，网站排名
搜索引擎在对信息进行组织和处理后，为用户提供关键字检索服务，将用户检索相关的信息展示给用户。
同时会根据页面的PageRank值（链接的访问量排名）来进行网站排名，这样Rank值高的网站在搜索结果中会排名较前，当然也可以直接使用 Money 购买搜索引擎网站排名，简单粗暴。

但是，这些通用性搜索引擎也存在着一定的局限性：
1.通用搜索引擎所返回的结果都是网页，而大多情况下，网页里90%的内容对用户来说都是无用的。
2.不同领域、不同背景的用户往往具有不同的检索目的和需求，搜索引擎无法提供针对具体某个用户的搜索结果。
3.万维网数据形式的丰富和网络技术的不断发展，图片、数据库、音频、视频多媒体等不同数据大量出现，通用搜索引擎对这些文件无能为力，不能很好地发现和获取。
4.通用搜索引擎大多提供基于关键字的检索，难以支持根据语义信息提出的查询，无法准确理解用户的具体需求。
针对这些情况，聚焦爬虫技术得以广泛使用。
（2）    聚焦爬虫
聚焦爬虫，是"面向特定主题需求"的一种网络爬虫程序，它与通用搜索引擎爬虫的区别在于： 聚焦爬虫在实施网页抓取时会对内容进行处理筛选，尽量保证只抓取与需求相关的网页信息。
而我们要学习的，就是聚焦爬虫。

三、    HTTP和HTTPS
HTTP协议（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）：是一种发布和接收 HTML页面的方法。
HTTPS（Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer）简单讲是HTTP的安全版，在HTTP下加入SSL层。
SSL（Secure Sockets Layer 安全套接层）主要用于Web的安全传输协议，在传输层对网络连接进行加密，保障在Internet上数据传输的安全。
    HTTP的端口号为80
    HTTPS的端口号为443

HTTP工作原理
网络爬虫抓取过程可以理解为模拟浏览器操作的过程。
浏览器的主要功能是向服务器发出请求，在浏览器窗口中展示您选择的网络资源，HTTP是一套计算机通过网络进行通信的规则。

HTTP的请求与响应
HTTP通信由两部分组成： 客户端请求消息 与 服务器响应消息

（1）    浏览器发送HTTP请求的过程：
1.当用户在浏览器的地址栏中输入一个URL并按回车键之后，浏览器会向HTTP服务器发送HTTP请求。HTTP请求主要分为“Get”和“Post”两种方法。
2.当我们在浏览器输入URL http://www.baidu.com 的时候，浏览器发送一个Request请求去获取 http://www.baidu.com 的html文件，服务器把Response文件对象发送回给浏览器。
3.浏览器分析Response中的 HTML，发现其中引用了很多其他文件，比如Images文件，CSS文件，JS文件。 浏览器会自动再次发送Request去获取图片，CSS文件，或者JS文件。
当所有的文件都下载成功后，网页会根据HTML语法结构，完整的显示出来了。
4.URL（Uniform / Universal Resource Locator的缩写）：统一资源定位符，是用于完整地描述Internet上网页和其他资源的地址的一种标识方法。

基本格式：scheme://host[:port#]/path/…/[?query-string][#anchor]
    scheme：协议(例如：http, https, ftp)
    host：服务器的IP地址或者域名
    port#：服务器的端口（如果是走协议默认端口，缺省端口80）
    path：访问资源的路径
    query-string：参数，发送给http服务器的数据
    anchor：锚（跳转到网页的指定锚点位置）
例如：
    ftp://192.168.0.116:8080/index
    http://www.baidu.com
    http://item.jd.com/11936238.html#product-detail


四、    请求方法

（1）    HTTP请求主要分为Get和Post两种方法
GET是从服务器上获取数据，POST是向服务器传送数据
GET请求参数显示，都显示在浏览器网址上，HTTP服务器根据该请求所包含URL中的参数来产生响应内容，即“Get”请求的参数是URL的一部分。 例如： http://www.baidu.com/s?wd=Chinese
POST请求参数在请求体当中，消息长度没有限制而且以隐式的方式进行发送，通常用来向HTTP服务器提交量比较大的数据（比如请求中包含许多参数或者文件上传操作等），请求的参数包含在“Content-Type”消息头里，指明该消息体的媒体类型和编码，
注意：避免使用Get方式提交表单，因为有可能会导致安全问题。 比如说在登陆表单中用Get方式，用户输入的用户名和密码将在地址栏中暴露无遗。
Accept (传输文件类型)
Accept：指浏览器或其他客户端可以接受的MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions（多用途互联网邮件扩展））文件类型，服务器可以根据它判断并返回适当的文件格式。
举例：
Accept: */*：表示什么都可以接收。
Accept：image/gif：表明客户端希望接受GIF图像格式的资源；
Accept：text/html：表明客户端希望接受html文本。
Accept: text/html, application/xhtml+xml;q=0.9, image/*;q=0.8：表示浏览器支持的 MIME 类型分别是 html文本、xhtml和xml文档、所有的图像格式资源。
q是权重系数，范围 0 =< q <= 1，q 值越大，请求越倾向于获得其“;”之前的类型表示的内容。若没有指定q值，则默认为1，按从左到右排序顺序；若被赋值为0，则用于表示浏览器不接受此内容类型。
Text：用于标准化地表示的文本信息，文本消息可以是多种字符集和或者多种格式的；Application：用于传输应用程序数据或者二进制数据。详细请点击

Accept-Encoding（文件编解码格式）
Accept-Encoding：指出浏览器可以接受的编码方式。编码方式不同于文件格式，它是为了压缩文件并加速文件传递速度。浏览器在接收到Web响应之后先解码，然后再检查文件格式，许多情形下这可以减少大量的下载时间。
举例：
Accept-Encoding:gzip;q=1.0, identity; q=0.5, *;q=0
如果有多个Encoding同时匹配, 按照q值顺序排列，本例中按顺序支持 gzip, identity压缩编码，支持gzip的浏览器会返回经过gzip编码的HTML页面。 如果请求消息中没有设置这个域服务器假定客户端对各种内容编码都可以接受。

Accept-Language（语言种类）
Accept-Langeuage：指出浏览器可以接受的语言种类，如en或en-us指英语，zh或者zh-cn指中文，当服务器能够提供一种以上的语言版本时要用到。

Cache-Control：must-revalidate, no-cache, private
这个值告诉客户端，服务端不希望客户端缓存资源，在下次请求资源时，必须要从新请求服务器，不能从缓存副本中获取资源。
Cache-Control是响应头中很重要的信息，当客户端请求头中包含Cache-Control:max-age=0请求，明确表示不会缓存服务器资源时,Cache-Control作为作为回应信息，通常会返回no-cache，意思就是说，"那就不缓存呗"。
当客户端在请求头中没有包含Cache-Control时，服务端往往会定,不同的资源不同的缓存策略，比如说oschina在缓存图片资源的策略就是Cache-Control：max-age=86400,这个意思是，从当前时间开始，在86400秒的时间内，客户端可以直接从缓存副本中读取资源，而不需要向服务器请求。

Connection：keep-alive
这个字段作为回应客户端的Connection：keep-alive，告诉客户端服务器的tcp连接也是一个长连接，客户端可以继续使用这个tcp连接发送http请求。

Host (主机和端口号)
Host：对应网址URL中的Web名称和端口号，用于指定被请求资源的Internet主机和端口号，通常属于URL的一部分。

User-Agent (浏览器名称)
User-Agent：是客户浏览器的名称。
接下来，让我们真正迈向我们的爬虫之路吧！

五、    urllib2库的基本使用
所谓网页抓取，就是把URL地址中指定的网络资源从网络流中读取出来，保存到本地。 在Python中有很多库可以用来抓取网页，我们先学习urllib2。
urllib2 是 Python2.7 自带的模块(不需要下载，导入即可使用)
urllib2 官方文档：https://docs.python.org/2/library/urllib2.html
urllib2 源码：https://hg.python.org/cpython/file/2.7/Lib/urllib2.py
urllib2 在 python3.x 中被改为urllib.request

练习代码1

模拟访问百度得到的结果

import urllib2

# 向指定的url地址发送请求，并返回服务器响应的类文件对象
response = urllib2.urlopen("http://www.baidu.com/")

# 服务器返回的类文件对象支持Python文件对象的操作方法
# read()方法就是读取文件里的全部内容，返回字符串
html = response.read()

# 打印响应内容
print html

练习代码2

随机使用一款浏览器版本访问百度获取的结果

import urllib2
import random

url = "http://www.baidu.com/"

# 可以是User-Agent列表，也可以是代理列表
ua_list = [
        "Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.6; rv2.0.1) Gecko/20100101 Firefox/4.0.1",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; rv2.0.1) Gecko/20100101 Firefox/4.0.1",
        "Opera/9.80 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.6.8; U; en) Presto/2.8.131 Version/11.11",
        "Opera/9.80 (Windows NT 6.1; U; en) Presto/2.8.131 Version/11.11",
        "Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_7_0) AppleWebKit/535.11 (KHTML, like Gecko) Chrome/17.0.963.56 Safari/535.11"
]

# 在User-Agent列表里随机选择一个User-Agent
user_agent = random.choice(ua_list)

# 构造一个请求
request = urllib2.Request(url)

# add_header()方法 添加/修改 一个HTTP报头
request.add_header("User-Agent", user_agent)

# get_header() 获取一个已有的HTTP报头的值，注意只能是第一个字母大写，其他的必须小写
print request.get_header("User-agent")

 

练习代码3

获取搜索“python”关键字的结果

#coding:utf-8

import urllib
import urllib2

url = "http://www.baidu.com/"
word = {"wd": "python"}
word = urllib.urlencode(word)
newurl = url + "s?" +word

header = {"User-Agent":"Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/62.0.3202.94 Safari/537.36"}

request = urllib2.Request(newurl, headers=header)
response = urllib2.urlopen(request)

print response.read()

 

练习代码4

输入关键字搜索结果

import urllib
import urllib2

url = "http://www.baidu.com/"
headers = {"User-Agent" : "Mozilla 。。。。"}

keyword = raw_input("请输入需要查询的关键字： ")

wd = {"wd" : keyword}

# 通过urllib.urlencode() 参数是一个dict类型
wd = urllib.urlencode(wd)

# 拼接完整的url
fullurl = url + "?" + wd

# 构造请求对象
request = urllib2.Request(fullurl, headers = headers)

response = urllib2.urlopen(request)

print response.read()