1）首先你要明白爬虫怎样工作。
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想象你是一只蜘蛛，现在你被放到了互联“网”上。那么，你需要把所有的网页都看一遍。怎么办呢？没问题呀，你就随便从某个地方开始，比如说人民日报的首页，这个叫initial pages，用$表示吧。
在人民日报的首页，你看到那个页面引向的各种链接。于是你很开心地从爬到了“国内新闻”那个页面。太好了，这样你就已经爬完了俩页面（首页和国内新闻）！暂且不用管爬下来的页面怎么处理的，你就想象你把这个页面完完整整抄成了个html放到了你身上。
突然你发现， 在国内新闻这个页面上，有一个链接链回“首页”。作为一只聪明的蜘蛛，你肯定知道你不用爬回去的吧，因为你已经看过了啊。所以，你需要用你的脑子，存下你已经看过的页面地址。这样，每次看到一个可能需要爬的新链接，你就先查查你脑子里是不是已经去过这个页面地址。如果去过，那就别去了。
好的，理论上如果所有的页面可以从initial page达到的话，那么可以证明你一定可以爬完所有的网页。
那么在python里怎么实现呢？
很简单
import Queue
initial_page = "初始化页"
url_queue = Queue.Queue()
seen = set()
seen.insert(initial_page)
url_queue.put(initial_page)
while(True): #一直进行直到海枯石烂
if url_queue.size()0:
current_url = url_queue.get() #拿出队例中第一个的url
store(current_url) #把这个url代表的网页存储好
for next_url in extract_urls(current_url): #提取把这个url里链向的url
if next_url not in seen:
seen.put(next_url)
url_queue.put(next_url)
else:
break
写得已经很伪代码了。
所有的爬虫的backbone都在这里，下面分析一下为什么爬虫事实上是个非常复杂的东西——搜索引擎公司通常有一整个团队来维护和开发。
2）效率
如果你直接加工一下上面的代码直接运行的话，你需要一整年才能爬下整个豆瓣的内容。更别说Google这样的搜索引擎需要爬下全网的内容了。
问题出在哪呢？需要爬的网页实在太多太多了，而上面的代码太慢太慢了。设想全网有N个网站，那么分析一下判重的复杂度就是N*log(N)，因为所有网页要遍历一次，而每次判重用set的话需要log(N)的复杂度。OK，OK，我知道python的set实现是hash——不过这样还是太慢了，至少内存使用效率不高。
通常的判重做法是怎样呢？Bloom Filter. 简单讲它仍然是一种hash的方法，但是它的特点是，它可以使用固定的内存（不随url的数量而增长）以O(1)的效率判定url是否已经在set中。可惜天下没有白吃的午餐，它的唯一问题在于，如果这个url不在set中，BF可以100%确定这个url没有看过。但是如果这个url在set中，它会告诉你：这个url应该已经出现过，不过我有2%的不确定性。注意这里的不确定性在你分配的内存足够大的时候，可以变得很小很少。一个简单的教程:Bloom Filters by Example
注意到这个特点，url如果被看过，那么可能以小概率重复看一看（没关系，多看看不会累死）。但是如果没被看过，一定会被看一下（这个很重要，不然我们就要漏掉一些网页了！）。 [IMPORTANT: 此段有问题，请暂时略过]
好，现在已经接近处理判重最快的方法了。另外一个瓶颈——你只有一台机器。不管你的带宽有多大，只要你的机器下载网页的速度是瓶颈的话，那么你只有加快这个速度。用一台机子不够的话——用很多台吧！当然，我们假设每台机子都已经进了最大的效率——使用多线程（python的话，多进程吧）。
3）集群化抓取
爬取豆瓣的时候，我总共用了100多台机器昼夜不停地运行了一个月。想象如果只用一台机子你就得运行100个月了...
那么，假设你现在有100台机器可以用，怎么用python实现一个分布式的爬取算法呢？
我们把这100台中的99台运算能力较小的机器叫作slave，另外一台较大的机器叫作master，那么回顾上面代码中的url_queue，如果我们能把这个queue放到这台master机器上，所有的slave都可以通过网络跟master联通，每当一个slave完成下载一个网页，就向master请求一个新的网页来抓取。而每次slave新抓到一个网页，就把这个网页上所有的链接送到master的queue里去。同样，bloom filter也放到master上，但是现在master只发送确定没有被访问过的url给slave。Bloom Filter放到master的内存里，而被访问过的url放到运行在master上的Redis里，这样保证所有操作都是O(1)。（至少平摊是O(1)，Redis的访问效率见:LINSERT – Redis)
考虑如何用python实现：
在各台slave上装好scrapy，那么各台机子就变成了一台有抓取能力的slave，在master上装好Redis和rq用作分布式队列。
代码于是写成
#slave.py
current_url = request_from_master()
to_send = []
for next_url in extract_urls(current_url):
to_send.append(next_url)
store(current_url);
send_to_master(to_send)
#master.py
distributed_queue = DistributedQueue()
bf = BloomFilter()
initial_pages = ""
while(True):
if request == 'GET':
if distributed_queue.size()0:
send(distributed_queue.get())
else:
break
elif request == 'POST':
bf.put(request.url)
好的，其实你能想到，有人已经给你写好了你需要的：darkrho/scrapy-redis · GitHub
4）展望及后处理
虽然上面用很多“简单”，但是真正要实现一个商业规模可用的爬虫并不是一件容易的事。上面的代码用来爬一个整体的网站几乎没有太大的问题。
但是如果附加上你需要这些后续处理，比如
有效地存储（数据库应该怎样安排）
有效地判重（这里指网页判重，咱可不想把人民日报和抄袭它的大民日报都爬一遍）
有效地信息抽取（比如怎么样抽取出网页上所有的地址抽取出来，“朝阳区奋进路中华道”），搜索引擎通常不需要存储所有的信息，比如图片我存来干嘛...
及时更新（预测这个网页多久会更新一次）
如你所想，这里每一个点都可以供很多研究者十数年的研究。虽然如此，
“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”。
所以，不要问怎么入门，直接上路就好了：）
1、基础书籍：《Python编程》
豆瓣评分：9.1分
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推荐理由：架构非常漂亮，针对所有层次的Python读者而作的Python入门书，完美描绘了Python的“景象”，没有教科书式的分章节阐释语法，没有太复杂的概念延伸。
适读群体：零基础、小白读者。
2、入门秘籍：《零基础入门学习Python》
豆瓣评分：8.7分
推荐指数：★★★★★
推荐理由：与B站小甲鱼视频配套书籍，适合小白入门的好书，不完全局限于Python，其他编程入门也非常适合，由浅入深，在普及概念的同时，逐渐加深大家对Python的认知。
适读群体：零基础、刚入门的读者。
3、经典好书：《利用Python进行数据分析》
豆瓣评分：8.6分
推荐指数：★★★★★
推荐理由：书中列举了大量具体的科学计算及数据分析的实践案例，被誉为“未来几年Python领域技术计算权威指南”。你将学会灵活运用各种Python库（如：NumPy、pandas、matplotlib、IPython等），来高效解决各种数据分析问题。
适读群体：刚接触Python的分析人员、刚接触科学计算的Python程序员等。
4、实用宝典：《Python网络数据采集》
豆瓣评分：7.7分
推荐指数：★★★★☆
推荐理由：本书使用简单易懂的强大机器语言Python，从原理到实战，介绍了如何用Python从网络服务器请求信息、如何对服务器的响应进行基本处理、如何以自动化手段与网站进行交互等网络数据采集基本原理，以及如何使用网络爬虫测试网站、自动化处理、如何通过更多的方式接入网络等实际操作。
适读群体：对Python网络数据采集、网站爬虫感兴趣的朋友。
5、兴趣读物：《Python数据挖掘入门与实践》
豆瓣评分：7.7分
推荐指数：★★★★☆
推荐理由：本书为数据挖掘入门读物，作者本身具备为多个行业提供数据挖掘和数据分析解决方案的丰富经验，循序渐进，带你轻松踏上数据挖掘之旅。
适读群体：对Python数据挖掘感兴趣者。
6、实战指南《Python数据可视化编程实战》
豆瓣评分：7.2分
推荐指数：★★★★☆
推荐理由：本书介绍了Python数据可视化最流行的库，用60+种方法呈现出美观的数据可视化效果，让读者从头开始了解数据、数据格式、数据可视化，并学会使用Python可视化数据。
适读群体：了解Python基础，对数据可视化感兴趣的读者。
7、爬虫至宝《Python 3网络爬虫开发实战》
豆瓣评分：9.0分
推荐指数：★★★★★
推荐理由：作者专业水平极高，从原理到开发实战，内容详尽且涉及面广，通过多个案例介绍了不同场景下如何实现数据爬取，通篇干货，无一点水分。
适读群体：适合有一定Python基础，或有开发经验想转爬虫方向的读者。
验证码（CAPTCHA）全称为全自动区分计算机和人类的公开图灵测试（Completely Automated Public Turing test to tell Computersand Humans Apart）。从其全称可以看出，验证码用于测试用户是真实的人类还是计算机机器人。
1.获得验证码图片
每次加载注册网页都会显示不同的验证验图像，为了了解表单需要哪些参数，我们可以复用上一章编写的parse_form()函数。
import cookielib,urllib2,pprint import form REGISTER_URL = '' cj=cookielib.CookieJar() opener=urllib2.build_opener(urllib2.HTTPCookieProcessor(cj)) html=opener.open(REGISTER_URL).read() form=form.parse_form(html) pprint.pprint(form)
{'_formkey': 'a67cbc84-f291-4ecd-9c2c-93937faca2e2', '_formname': 'register', '_next': '/places/default/index', 'email': '', 'first_name': '', 'last_name': '', 'password': '', 'password_two': '', 'recaptcha_response_field': None} 123456789101112131415161718
上面recaptcha_response_field是存储验证码的值，其值可以用Pillow从验证码图像获取出来。先安装pip install Pillow，其它安装Pillow的方法可以参考 。Pillow提价了一个便捷的Image类，其中包含了很多用于处理验证码图像的高级方法。下面的函数使用注册页的HTML作为输入参数，返回包含验证码图像的Image对象。
import lxml.html from io import BytesIO from PIL import Image tree=lxml.html.fromstring(html) print tree
Element html at 0x7f8b006ba890 img_data_all=tree.cssselect('div#recaptcha img')[0].get('src') print img_data_all
data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAQAAAABgCAIAAAB9kzvfAACAtklEQVR4nO29Z5gcZ5ku3F2dc865
...
rkJggg== img_data=img_data_all.partition(',')[2] print img_data
iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAQAAAABgCAIAAAB9kzvfAACAtklEQVR4nO29Z5gcZ5ku3F2dc865
...
rkJggg== binary_img_data=img_data.decode('base64') file_like=BytesIO(binary_img_data) print file_like
_io.BytesIO object at 0x7f8aff6736b0 img=Image.open(file_like) print img
PIL.PngImagePlugin.PngImageFile image mode=RGB size=256x96 at 0x7F8AFF5FAC90 12345678910111213141516171819202122232425
在本例中，这是一张进行了Base64编码的PNG图像，这种格式会使用ASCII编码表示二进制数据。我们可以通过在第一个逗号处分割的方法移除该前缀。然后，使用Base64解码图像数据，回到最初的二进制格式。要想加载图像，PIL需要一个类似文件的接口，所以在传给Image类之前，我们以使用了BytesIO对这个二进制数据进行了封装。
完整代码:
# -*- coding: utf-8 -*-form.pyimport urllibimport urllib2import cookielibfrom io import BytesIOimport lxml.htmlfrom PIL import Image
REGISTER_URL = ''#REGISTER_URL = ''def extract_image(html):
tree = lxml.html.fromstring(html)
img_data = tree.cssselect('div#recaptcha img')[0].get('src') # remove data:image/png;base64, header
img_data = img_data.partition(',')[-1] #open('test_.png', 'wb').write(data.decode('base64'))
binary_img_data = img_data.decode('base64')
file_like = BytesIO(binary_img_data)
img = Image.open(file_like) #img.save('test.png')
return imgdef parse_form(html):
"""extract all input properties from the form
"""
tree = lxml.html.fromstring(html)
data = {} for e in tree.cssselect('form input'): if e.get('name'):
data[e.get('name')] = e.get('value') return datadef register(first_name, last_name, email, password, captcha_fn):
cj = cookielib.CookieJar()
opener = urllib2.build_opener(urllib2.HTTPCookieProcessor(cj))
html = opener.open(REGISTER_URL).read()
form = parse_form(html)
form['first_name'] = first_name
form['last_name'] = last_name
form['email'] = email
form['password'] = form['password_two'] = password
img = extract_image(html)#
captcha = captcha_fn(img)#
form['recaptcha_response_field'] = captcha
encoded_data = urllib.urlencode(form)
request = urllib2.Request(REGISTER_URL, encoded_data)
response = opener.open(request)
success = '/user/register' not in response.geturl() #success = '/places/default/user/register' not in response.geturl()
return success12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152
2.光学字符识别验证码
光学字符识别（Optical Character Recognition, OCR）用于图像中抽取文本。本节中，我们将使用开源的Tesseract OCR引擎，该引擎最初由惠普公司开发的，目前由Google主导。Tesseract的安装说明可以从 获取。然后可以使用pip安装其Python封装版本pytesseractpip install pytesseract。
下面我们用光学字符识别图像验证码：
import pytesseract import form img=form.extract_image(html) pytesseract.image_to_string(img)'' 123456
如果直接把验证码原始图像传给pytesseract，一般不能解析出来。这是因为Tesseract是抽取更加典型的文本，比如背景统一的书页。下面我们进行去除背景噪音，只保留文本部分。验证码文本一般都是黑色的，背景则会更加明亮，所以我们可以通过检查是否为黑色将文本分离出来，该处理过程又被称为阈值化。
img.save('2captcha_1original.png') gray=img.convert('L') gray.save('2captcha_2gray.png') bw=gray.point(lambda x:0 if x1 else 255,'1') bw.save('2captcha_3thresholded.png') 1234567
这里只有阈值小于1的像素（全黑）都会保留下来，分别得到三张图像：原始验证码图像、转换后的灰度图和阈值化处理后的黑白图像。最后我们将阈值化处理后黑白图像再进行Tesseract处理，验证码中的文字已经被成功抽取出来了。
pytesseract.image_to_string(bw)'language' import Image,pytesseract img=Image.open('2captcha_3thresholded.png') pytesseract.image_to_string(img)'language' 123456789
我们通过示例样本测试，100张验证码能正确识别出90张。
import ocr ocr.test_samples()
Accuracy: 90/100 1234
下面是注册账号完整代码：
# -*- coding: utf-8 -*-import csvimport stringfrom PIL import Imageimport pytesseractfrom form import registerdef main():
print register('Wu1', 'Being1', 'Wu_Being001@qq.com', 'example', ocr)def ocr(img):
# threshold the image to ignore background and keep text
gray = img.convert('L') #gray.save('captcha_greyscale.png')
bw = gray.point(lambda x: 0 if x 1 else 255, '1') #bw.save('captcha_threshold.png')
word = pytesseract.image_to_string(bw)
ascii_word = ''.join(c for c in word if c in string.letters).lower() return ascii_wordif __name__ == '__main__':
main()1234567891011121314151617181920212223
我们可以进一步改善OCR性能：
- 实验不同阈值
- 腐蚀阈值文本，突出字符形状
- 调整图像大小
- 根据验证码字体训练ORC工具
- 限制结果为字典单词
现在之所以有这么多的小伙伴热衷于爬虫技术，无外乎是因为爬虫可以帮我们做很多事情，比如搜索引擎、采集数据、广告过滤等，以Python为例，Python爬虫可以用于数据分析，在数据抓取方面发挥巨大的作用。
但是这并不意味着单纯掌握一门Python语言，就对爬虫技术触类旁通，要学习的知识和规范还有喜很多，包括但不仅限于HTML 知识、HTTP/HTTPS 协议的基本知识、正则表达式、数据库知识，常用抓包工具的使用、爬虫框架的使用等。而且涉及到大规模爬虫，还需要了解分布式的概念、消息队列、常用的数据结构和算法、缓存，甚至还包括机器学习的应用，大规模的系统背后都是靠很多技术来支撑的。
零基础如何学爬虫技术？对于迷茫的初学者来说，爬虫技术起步学习阶段，最重要的就是明确学习路径，找准学习方法，唯有如此，在良好的学习习惯督促下，后期的系统学习才会事半功倍，游刃有余。
用Python写爬虫，首先需要会Python，把基础语法搞懂，知道怎么使用函数、类和常用的数据结构如list、dict中的常用方法就算基本入门。作为入门爬虫来说，需要了解 HTTP协议的基本原理，虽然 HTTP 规范用一本书都写不完，但深入的内容可以放以后慢慢去看，理论与实践相结合后期学习才会越来越轻松。关于爬虫学习的具体步骤，我大概罗列了以下几大部分，大家可以参考：
网络爬虫基础知识:
爬虫的定义
爬虫的作用
Http协议
基本抓包工具(Fiddler)使用
Python模块实现爬虫：
urllib3、requests、lxml、bs4 模块大体作用讲解
使用requests模块 get 方式获取静态页面数据
使用requests模块 post 方式获取静态页面数据
使用requests模块获取 ajax 动态页面数据
使用requests模块模拟登录网站
使用Tesseract进行验证码识别
Scrapy框架与Scrapy-Redis：
Scrapy 爬虫框架大体说明
Scrapy spider 类
Scrapy item 及 pipeline
Scrapy CrawlSpider 类
通过Scrapy-Redis 实现分布式爬虫
借助自动化测试工具和浏览器爬取数据：
Selenium + PhantomJS 说明及简单实例
Selenium + PhantomJS 实现网站登录
Selenium + PhantomJS 实现动态页面数据爬取
爬虫项目实战：
分布式爬虫+ Elasticsearch 打造搜索引擎
Python 爬虫的入门教程有很多，以下是我推荐的几本：
1.《Python 网络爬虫开发实战》：这本书介绍了Python爬虫的基本原理，以及如何使用Python编写爬虫程序，实现网络爬虫的功能。
2.《Python爬虫技术实战》：这本书介绍了Python爬虫的基本原理，以及如何使用Python编写爬虫程序，实现网络爬虫的功能。
3.《Python爬虫数据分析》：这本书介绍了如何分析爬取到的数据，以及如何使用Python编写爬虫程序，实现网络爬虫的功能。
4.《Python爬虫实战：深入理解Web抓取》：这本书介绍了如何使用Python编写爬虫程序，实现网络爬虫的功能，以及如何深入理解Web抓取。
5.《Python网络爬虫实战》：这本书介绍了如何使用Python编写爬虫程序，实现网络爬虫的功能，以及如何解决爬虫程序遇到的问题。
以上就是我推荐的几本Python爬虫的入门教程，可以帮助初学者快速掌握Python爬虫的基本技术。