Python爬虫学前准备
在互联网时代，我们可以通过网络获取到大量的信息数据，但是要对这些数据进行分析和挖掘，首先需要将其进行爬取。Python作为一门强大的编程语言，其爬虫功能也非常强大，因此Python爬虫技术备受关注，并被广泛应用于众多行业。那么，在学习Python爬虫之前，我们需要做哪些准备工作呢？
为什么学习网络爬虫
学习
网络爬虫有很多好处。
首先，我们可以利用爬虫自动地从互联网中获取大量数据，并进行有效的存储和分析，这对于大数据时代的数据分析非常有用。其次，学习爬虫可以帮助我们更好地理解搜索引擎的工作原理，并且可以用来优化搜索引擎。此外，爬虫工程师目前是比较紧缺的人才之一，这也为就业带来了很好的机会和前景。
学习目的以及需求
不同的人学习爬虫的目的可能略有不同，但总体来说可以归纳为以下几点：
- 私人订制一个搜索引擎。
- 获取更多的数据源，便于进行大数据分析。
- 进行搜索引擎优化。
- 就业或跳槽，成为爬虫工程师。
因此，我们需要掌握Python爬虫的基本知识和技术，才能够实现上述目的和需求。
受众
本教程主要是针对那些对Python爬虫感兴趣的初学者和高级学习者。如果你对HTML、CSS、JavaScript和Python编程都有一定了解，那么阅读本教程会更加轻松愉快。
学习Python网络爬虫的前提条件
在学习Python网络爬虫之前，我们需要具备以下基本知识：
- HTML、CSS和JavaScript基础知识：HTML是网页的标记语言，CSS用于美化网页，JavaScript用于网页交互和动态效果。学习Python爬虫时，我们需要根据网页源码解析网页结构和内容信息，因此需要熟悉HTML、CSS和JavaScript。
- 基本的Python编程知识：Python是爬虫最常用的编程语言之一，因此需要学习Python的基本语法和编程思想。
- 网络技术基础知识：学习Python爬虫，需要了解一些基本的网络技术和协议，如HTTP协议、TCP/IP协议等。
当然，这些基本知识只是学习Python爬虫的前提条件，如果你已经掌握了这些知识，那么你就可以开始学习Python爬虫的相关知识了。
总之，学习Python爬虫需要具备一定的前置知识，但只要我们按部就班地学习和实践，相信在不久的将来，我们也可以成为一名合格的Python爬虫工程师。
什么是爬虫
专业术语： 网络爬虫（又被称为网页蜘蛛，网络机器人）
网络爬虫是一种按照一定规则自动抓取互联网信息的程序或脚本，也被称为网页蜘蛛、网络机器人、网页追逐者等。随着大数据时代的来临，爬虫在互联网中的地位越来越重要，可以高效地获取我们感兴趣的信息。
网络爬虫的组成
网络爬虫的组成可以从不同角度进行划分，可能会存在一些差异。
从更宏观的角度看网络爬虫主要由三个部分组成：爬取、解析和存储。这三个部分相互独立，但又密切相连，共同构成了一个完整的网络爬虫系统。
爬取就是获取目标网站上的数据，解析是将数据转换成计算机可读的格式，并进行必要的数据清洗和处理，存储则是将数据按照一定的格式保存到数据库或者文件中。
从更微观的角度看我们可以将网络爬虫的组成划分为控制节点、爬虫节点和资源库。
这种组成方式更加侧重于网络爬虫的实际操作流程。
| 宏观角度 | 描述 |
|---|---|
| 爬取 | 爬虫节点通过规定的策略，访问网络资源库进行网页爬取，并将抓取到的数据传输到存储模块 |
| 解析 | 对网页爬取得到的数据进行清洗、筛选、格式化等处理，以便后续使用 |
| 存储 | 爬虫获取到的数据需要进行存储，具体方式包括数据库、文本文件、二进制文件、内存缓存等 |
| 微观角度 | 描述 |
|---|---|
| 控制节点 | 整个网络爬虫系统的中枢，负责指挥、规划和监督爬虫节点的工作 |
| 爬虫节点 | 执行爬取任务的主体，通过规定好的抓取策略进行网页抓取，并将数据传输至存储模块 |
| 资源库 | 网络爬虫获取信息的目标站点，爬虫节点的主要抓取对象 |
因此，两种说法都有其适用的情况，具体取决于对网络爬虫的理解和应用场景的需求。
网络爬虫的类型
根据爬取数据的目的和方式，可以将网络爬虫分为多种类型。通常情况下，网络爬虫可以分为以下几种：
-
**通用网络爬虫**：以深度优先或广度优先的方式遍历互联网上的所有页面，收集全网数据通用网络爬虫需要遵守 robots 协议，网站通过此协议告诉搜索引擎哪些页面可以抓取，哪些页面不允许抓取。
robots 协议：是一种“约定俗称”的协议，并不具备法律效力，它体现了互联网人的“契约精神”。行业从业者会自觉遵守该协议，因此它又被称为“君子协议”。
| 概念 | 爬取目标资源在全互联网中，爬取目标数量巨大。 |
|---|---|
| 性能要求 | 非常高。 |
| 应用场景 | 大型搜索引擎，有非常高的应用价值。 |
| 组成 | 由初始URL集合、URL队列、页面爬行模块、页面分析模块、页面数据库、链接过滤模块等构成。 |
| 爬行策略 | 主要有深度优先爬行策略和广度优先爬行策略。 |
-
聚焦网络爬虫：仅针对某一个具体的网站或者主题进行爬取，只收集与该网站或主题相关的数据。
聚焦爬虫运行流程图
| 概念 | 将爬取目标定位在与主题相关的页面中，对特定信息进行爬取。 |
|---|---|
| 性能要求 | - |
| 应用场景 | 主要应用在特定的信息爬出中，为某一特定的人群提供服务。 |
| 组成 | 初始URL、URL队列、页面爬行模块、页面分析模块、页面数据库、链接过滤模块、内容评价模块、链接评价模块。 |
| 爬行策略 | 基于内容评价的爬行策略、基于链接评价的爬行策略、基于增强学习的爬行策略和基于与语境图的爬行策略。 |
增量式网络爬虫：仅对目标网站中的新增、修改数据进行爬取，以节约资源和时间。
| 概念 | 对已下载的网页采取增量式更新和只爬行新产生的或已经发生变化的网盘爬虫，它能够在一定程度上保证所爬行的页面是尽可能新的页面。 |
|---|---|
| 性能要求 | - |
| 特点 | 需要爬行新产生或发生更新的页面，并不重新下载没有发生变化的页面。可以有效减少数据下载量、及时更新已爬行的网页，减少时间和空间的耗费，但增加了爬行算法的复杂度和实现难度。 |
| 应用场景 | 初次爬行完成后，不断及时更新页面 |
| 组成 | 爬行模块、排序模块、更新模块、本地页面集、待爬行URL集及本地URL集。 |
| 爬行策略 | - |
| 常用方法 | 统一更新法、个体更新法、基于分类更新法。 |
-
统一更新法：爬虫以相同的频率访问所有的网页，不考虑网页的改变频率。
-
个体更新法：爬虫根据个体网页的改变频率来重新访问各个页面。
-
基于分类的更新法：爬虫根据网页改变频率将其分为更新较快网页子集和更新较慢网页子集两类，然后以不同频率范围这两类网页。
-
**深层网络爬虫**：相对于通用网络爬虫和聚焦网络爬虫，深层网络爬虫则是从一个网页向其它相关的网页进行递归式的爬取。它可以获得更为复杂的数据信息，但也同样需要消耗大量资源和时间成本。
| 概念 | 可以爬取互联网中的深层页面。（最重要的部分为填写表单部分） |
|---|---|
| 性能要求 | - |
| 应用场景 | 大多数网页 |
| 组成 | URL列表、LVS列表（LVS指的是标签/数值集合，即填充表单的数据源）、爬行控制器、解析器、LVS控制器、表单分析器、表单处理器、响应分析器。 |
| 爬行策略 | - |
| 表单填写类型 | 领域知识表单填写、网页结构分析表单填写 |
互联网中的网页存在方式
在互联网中，网页按照存在方式分类，可以分为表层页面和深层页面。
- 表层页面：不需要提交表单，使用静态的链接就能够到达的静态页面。
- 深层页面：隐藏在表单后面，不能够通过静态链接直接获取，需要提供一定的关键词后才能获取到的页面。
在互联网中，深层数量的页面往往比表层页面的数量多很多。
深层网络爬虫的表单填写类型
深层网络爬虫的表单填写类型有两种。
- 基于领域知识的表单填写。简单地说，就是里一个填写表单的关键词库，在需要填写时，根据语义分析选择对应的关键词库进行填写。
- 基于网页结构的表单填写。简单地说，这种填写方式一般在领域知识有限的情况下使用，这种方式会根据网页结构进行分析，并自动进行表单填写。
搜索引擎核心
搜索引擎是一个基于网络爬虫技术的核心应用，它可以通过网络爬虫收集互联网上的信息，然后建立索引，并根据用户的查询返回相应的搜索结果。
搜索引擎的核心工作流程图
搜索引擎核心技术是指在互联网中获取、处理和提供信息的一系列技术。其主要包括以下模块：
| 模块 | 功能 |
|---|---|
| 爬虫模块 | 从互联网上抓取页面并存储到原始数据库中 |
| 索引器 | 对原始数据库中的数据进行索引，并将其存储到索引数据库中 |
| 检索器 | 根据用户输入的关键词从索引数据库中获取数据进行相应的检索处理 |
| 用户交互接口 | 搜索引擎的输入框，用户可以通过输入关键词来获取相关信息 |
| 用户数据存储 | 用于存储用户的行为，比如用户的IP地址、输入的关键词等等 |
| 日志分析器 | 主要负责根据大量的用户数据去调整原始数据库和索引数据库，改变排名结果或进行其他操作 |
用户爬虫的那些事儿
用户爬虫是网络爬虫中的一种类型，主要用于爬取互联网中的用户数据。通过分析这些数据，可以对用户的喜好、行为等进行分析，对商品的定位、内容的推荐等有很大帮助。
以下是用户爬虫可以获取的信息和数据示例：
| 爬取对象 | 爬取数据 |
|---|---|
| 知乎 | 注册用户的男女比例、地区分布和从事的行业 |
| QQ空间 | 用户发说说的时间规律、年龄阶段分布、性别分布等 |
使用用户爬虫需要注意合法使用和保护用户隐私。在使用用户爬虫时，需要遵循相关法规和道德规范，保护用户隐私，防止造成不必要的麻烦。
什么是网页爬取
网页爬取是指通过网络爬虫技术从目标网站上抓取所需的数据，并进行必要的数据清洗和处理。网页爬取可以帮助我们更加高效地获取我们所需要的数据，从而提高工作效率。
网络爬行与网络爬虫
网络爬行与网络爬虫是非常相似的，网络爬行是指互联网上的浏览和信息获取，而网络爬虫是用于实现网络爬行的自动化程序。因此，在日常生活中我们也可以将两者作为同义词使用。
网络爬虫与网络抓取的区别
| 网络爬虫 | 网络抓取 | |
|---|---|---|
| 定义 | 自动访问网站并通过软件程序获取数据的技术 | 从网站检索特定数据的做法 |
| 对象 | 整个互联网上(几乎)每个网页 | 特定网站或页面提取数据 |
| 省略 | 某些网站限制抓取 | 抓取前不需要进行抓取 |
| 目的 | 索引和搜索内容 | 分析或生成新数据 |
| 关键方法 | 通过跟踪网页上的内部链接来爬取互联网 | 查找特定信息 |
网络爬虫与网络抓取的特点
| 网络爬虫 | 网络抓取 | |
|---|---|---|
| 速度 | 更快、更深入地检索数据 | 取决于抓取的数据量和目标网站 |
| 影响 | 可能会影响网站的速度 | 不会像网络爬虫一样大规模地访问网站 |
| 应用 | 大多数搜索引擎使用网络爬虫，例如 Google、Bing 等 | 抓取市场数据、业务线索和供应商产品等 |
| 可能限制 | 某些网站采用的程序可能会限制网络爬虫免费获取数据的访问 | 没有特别限制 |
| 数据类型 | 通常用于收集大量数据，例如网站上的文本、图片和链接等 | 只抓取特定数据，例如股票市场数据、业务线索和供应商产品等 |
总之，了解网络爬虫与网页爬取的基本概念、组成、类型、应用以及注意事项等方面，对于进行相关工作的人员来说都是很有必要的。
爬虫是一把双刃剑
爬虫技术是指通过编写程序自动获取互联网上的信息资源的技术。
它能为我们带来很大的便利，提高我们的工作效率和数据获取能力，但同时也给互联网带来了一些负面影响，如隐私泄露、恶意攻击等。
爬虫的优点
- 提高效率：爬虫技术能够自动化获取大量的数据信息，极大地提高了我们的工作效率。
- 方便快捷：使用爬虫可以从海量互联网资源中快速获取有用信息。
- 信息全面：使用爬虫可以获取到平时无法轻易获取到的、隐藏在深层次的信息资源。
- 数据分析：使用爬虫可以获取到数据资源后进行深入分析，从而得出更为准确的结论。
爬虫的缺点
- 网络安全问题：恶意爬虫可能会对网站进行攻击，影响网站的正常运转。
- 隐私泄露：爬虫也可能获取用户的隐私信息，威胁用户的个人安全。
- 无序爬取：一部分爬虫会不考虑目标网站的负荷承受能力，对网站造成过大的负荷压力。
- 法律问题：有些网站可能对被爬取的数据资源拥有知识产权，未经授权的爬取可能会导致侵权问题。
如何使用爬虫技术
为了充分利用爬虫技术的优点，我们应该注意以下几个方面：
- 合法使用：使用爬虫技术要遵循相关法律和规定，不要进行违法、非法活动。
- 尊重 robots.txt 协议：爬虫应遵守网络协议，不要访问被禁止的页面，避免对网站造成冲击。
- 设置合理的访问频率：避免对目标网站造成过大负荷，设置合理的间隔时间和访问频率。
- 数据处理完整性：避免对数据进行删减或篡改，以保证数据的完整性和准确性。
- 保护数据隐私：对于敏感信息如用户隐私数据，做好安全保护，不要泄露任何用户信息。
总结
个方面：
- 合法使用：使用爬虫技术要遵循相关法律和规定，不要进行违法、非法活动。
- 尊重 robots.txt 协议：爬虫应遵守网络协议，不要访问被禁止的页面，避免对网站造成冲击。
- 设置合理的访问频率：避免对目标网站造成过大负荷，设置合理的间隔时间和访问频率。
- 数据处理完整性：避免对数据进行删减或篡改，以保证数据的完整性和准确性。
- 保护数据隐私：对于敏感信息如用户隐私数据，做好安全保护，不要泄露任何用户信息。
总结
总之，爬虫技术在实际应用中具有非常广泛的应用前景，但同时也带来了一定的风险和危害。对于从事爬虫开发的工程师来说，应当始终遵循道德规范和社会法律法规，以合法、安全、负责的态度进行爬虫技术的开发与应用。