XPath入门

📝 主旨内容

一、XPath语法

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XPath 使用路径表达式来选取 XML 文档中的节点或节点集。节点是通过沿着路径 (path) 或者步 (steps) 来选取的。

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(一)XML实例文档

我们将在下面的例子中使用这个 XML 文档。

实例

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<bookstore>
    <book>
        <title lang="eng">Harry Potter</title>
        <price>29.99</price>
    </book>
    <book>
        <title lang="eng">Learning XML</title>
        <price>39.95</price>
    </book>
</bookstore>

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• 选取节点

XPath 使用路径表达式在 XML 文档中选取节点。节点是通过沿着路径或者 step 来选取的。 下面列出了最有用的路径表达式：

表达式	描述
nodename	选取此节点的所有子节点。
/	从根节点选取（取子节点）。
//	从匹配选择的当前节点选择文档中的节点，而不考虑它们的位置（取子孙节点）。
.	选取当前节点。
..	选取当前节点的父节点。
@	选取属性。

在下面的表格中，我们已列出了一些路径表达式以及表达式的结果：

路径表达式	结果
bookstore	选取所有名为 bookstore 的节点。
/bookstore	选取根元素 bookstore。注释：假如路径起始于正斜杠( / )，则此路径始终代表到某元素的绝对路径！
bookstore/book	选取属于 bookstore 的子元素的所有 book 元素。
//book	选取所有 book 子元素，而不管它们在文档中的位置。
bookstore//book	选择属于 bookstore 元素的后代的所有 book 元素，而不管它们位于 bookstore 之下的什么位置。
//@lang	选取名为 lang 的所有属性。

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• 谓语（Predicates）

谓语用来查找某个特定的节点或者包含某个指定的值的节点。

谓语被嵌在方括号中。

在下面的表格中，我们列出了带有谓语的一些路径表达式，以及表达式的结果：

路径表达式	结果
/bookstore/book[1]	选取属于 bookstore 子元素的第一个 book 元素。
/bookstore/book[last()]	选取属于 bookstore 子元素的最后一个 book 元素。
/bookstore/book[last()-1]	选取属于 bookstore 子元素的倒数第二个 book 元素。
/bookstore/book[position()<3]	选取最前面的两个属于 bookstore 元素的子元素的 book 元素。
//title[@lang]	选取所有拥有名为 lang 的属性的 title 元素。
//title[@lang='eng']	选取所有 title 元素，且这些元素拥有值为 eng 的 lang 属性。
/bookstore/book[price>35.00]	选取 bookstore 元素的所有 book 元素，且其中的 price 元素的值须大于 35.00。
/bookstore/book[price>35.00]//title	选取 bookstore 元素中的 book 元素的所有 title 元素，且其中的 price 元素的值须大于 35.00。

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• 选取未知节点

XPath 通配符可用来选取未知的 XML 元素。

通配符	描述
*	匹配任何元素节点。
@*	匹配任何属性节点。
node()	匹配任何类型的节点。

在下面的表格中，我们列出了一些路径表达式，以及这些表达式的结果：

路径表达式	结果
/bookstore/*	选取 bookstore 元素的所有子元素。
//*	选取文档中的所有元素。
//title[@*]	选取所有带有属性的 title 元素。

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• 选取若干路径

通过在路径表达式中使用"|"运算符，您可以选取若干个路径。

在下面的表格中，我们列出了一些路径表达式，以及这些表达式的结果：

路径表达式	结果
//book/title	//book/price
//title	//price
/bookstore/book/title	//price

(二)XPath 轴（Axes）

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• XML 实例文档

我们将在下面的例子中使用此 XML 文档：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<bookstore>
    <book>
        <title lang="en">Harry Potter</title>
        <price>29.99</price>
    </book>
    <book>
        <title lang="en">Learning XML</title>
        <price>39.95</price>
    </book>
</bookstore>

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• XPath 轴（Axes）

轴可定义相对于当前节点的节点集。

轴名称	结果
ancestor	选取当前节点的所有先辈（父、祖父等）。
ancestor-or-self	选取当前节点的所有先辈（父、祖父等）以及当前节点本身。
attribute	选取当前节点的所有属性。
child	选取当前节点的所有子元素。
descendant	选取当前节点的所有后代元素（子、孙等）。
descendant-or-self	选取当前节点的所有后代元素（子、孙等）以及当前节点本身。
following	选取文档中当前节点的结束标签之后的所有节点。
following-sibling	选取当前节点之后的所有兄弟节点
namespace	选取当前节点的所有命名空间节点。
parent	选取当前节点的父节点。
preceding	选取文档中当前节点的开始标签之前的所有节点。
preceding-sibling	选取当前节点之前的所有同级节点。
self	选取当前节点。

(三)XPath运算符

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XPath 表达式可返回节点集、字符串、逻辑值以及数字。

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• XPat运算符

下面列出了可用在XPath表达式中的运算符：

运算符	描述	实例	返回值
		计算两个节点集	//book
+	加法	6 + 4	10
-	减法	6 - 4	2
*	乘法	6 * 4	24
div	除法	8 div 4	2
=	等于	price=9.80	如果 price 是 9.80，则返回 true。如果 price 是 9.90，则返回 false。
!=	不等于	price!=9.80	如果 price 是 9.90，则返回 true。如果 price 是 9.80，则返回 false。
<	小于	price<9.80	如果 price 是 9.00，则返回 true。如果 price 是 9.90，则返回 false。
<=	小于或等于	price<=9.80	如果 price 是 9.00，则返回 true。如果 price 是 9.90，则返回 false。
>	大于	price>9.80	如果 price 是 9.90，则返回 true。如果 price 是 9.80，则返回 false。
>=	大于或等于	price>=9.80	如果 price 是 9.90，则返回 true。如果 price 是 9.70，则返回 false。
or	或	price=9.80 or price=9.70	如果 price 是 9.80，则返回 true。如果 price 是 9.50，则返回 false。
and	与	price>9.00 and price<9.90	如果 price 是 9.80，则返回 true。如果 price 是 8.50，则返回 false。
mod	计算除法的余数	5 mod 2	1

• 可维护性更强：XPath相对定位可以相对于其他元素的方式来定位元素。如果页面结构发生变化，只需要更新相对路径中的某些部分，而不必重新创建整个定位表达式。
• 语法更加简洁：XPath相对路径是相对于其他元素的路径，更容易理解和编写。与复杂的绝对路径相比，相对路径语法更加简洁。
• 相比于css可以支持更多的方式：XPath相对定位可以访问XML和HTML文档的任何部分，而不仅仅是元素和属性。

示例代码如下：

# 相对路径
//*[@id="ember284"]/td[1]/span/a
# 绝对路径
/html/body/section/div/div[2]/div[2]/div[5]/div[2]/div/div/div[2]/table/tbody/tr[2]/td[1]/span/a

二、XPath定位的调试方式

XPath 是一种在 XML 文档中查找信息的语言，它也被广泛应用于网页爬虫中，用于定位 HTML 文档中的元素。以下是关于使用浏览器控制台（console）调试 XPath 表达式的方法：

(一)浏览器控制台调试 XPath 的步骤：

1. 打开浏览器开发者工具：

• 在大多数现代浏览器中，可以通过右键点击页面元素并选择“检查”（或使用快捷键F12，如 Ctrl+Shift+I / Cmd+Option+I）来打开开发者工具。

有些人的浏览器开发者工具可能设置成了英文，右上角三个点选择Settings设置，修改语言为简体中文即可。

1. 切换到控制台（Console）标签：

   • 在开发者工具中，通常有一个标签或面板叫做“Console”，点击它即可打开控制台。

1. 使用 $x 函数：

   • 在控制台输入 $x('XPath 表达式')，其中"XPath 表达式"是你想要测试的 XPath 语句。(这里一定要注意确保所有的引号都正确匹配，如果不匹配可能会报错“VM1720:1 Uncaught SyntaxError: missing ) after argument list”之类的语法错误)
   • 按下回车键执行。

1. 查看结果：

   • 如果XPath表达式正确，控制台将返回一个包含匹配元素的NodeList。
   • 如果没有匹配的元素，将返回一个空数组。
   • 如果XPath表达式有语法错误，控制台将显示错误信息。

(二)调试技巧：

• 检查表达式：确保XPath表达式正确无误，包括使用正确的轴（例如 child::、descendant::）、节点测试（例如 element()、text()）和谓语（例如 [1]、[@id='example']）。
• 逐步构建：从简单的 XPath 开始，逐步添加条件，直到定位到目标元素。
• 使用浏览器的元素面板：在元素面板中，你可以右键点击一个元素，选择“Copy”然后“Copy XPath”，这通常会给出一个可以参考的XPath表达式。
• 注意命名空间：如果文档使用 XML 命名空间，XPath表达式需要正确处理这些命名空间。

示例：

假设你想要找到页面上所有带有 class="example" 的 div 元素，你可以在控制台输入以下命令：

$x("//div[@class='example']")

这将返回所有匹配的 div 元素。如果返回结果不符合预期，你可能需要调整 XPath表达式。 通过以上步骤，你可以有效地调试和优化你的 XPath 表达式，以便在爬虫中正确地定位网页元素。

三、XPath基础语法（包含关系）

这里以测试人社区为例(测试人社区 - 软件测试开发爱好者的交流社区，交流范围涵盖软件测试、自动化测试、UI测试、接口测试、性能测试、安全测试、测试开发、测试平台、开源测试、测试教程、测试面试题、appium、selenium、jmeter、jenkins)%2F)，F12进入开发者模式，选择console；

• 整个页面

$x("/")

• 整个页面中的唯一根元素

$x("/*")

• 整个页面中的所有元素

$x("//*")

• 查找页面上所有的 div 标签节点

$x("//div")

 

• 查找 id 属性为 site-logo 的节点

$x('//*[@id="site-logo"]')

• 查找节点的父节点

$x('//*[@id="site-logo"]/..')

 

• XPath 顺序关系(索引)

XPath 通过索引直接获取对应元素：

# 获取此节点下的所有的li元素
$x("//*[@id='ember15']//li")
# 获取此节点下【所有的节点的】第一个li元素
$x("//*[@id='ember15']//li[1]")

 

四、XPath 高级用法实战

打开测试人社区(测试人社区 - 软件测试开发爱好者的交流社区，交流范围涵盖软件测试、自动化测试、UI测试、接口测试、性能测试、安全测试、测试开发、测试平台、开源测试、测试教程、测试面试题、appium、selenium、jmeter、jenkins)%2F)，F12 进入开发者模式。

注意：所有的表达式需要和[]结合。

• 选取最新的元素

选取最后一个 div 标签

$x("(//div)[last()]")

 

• 多个属性共同定位-交集

选取属性 id 的值为 ember24 并且属性 class 的值为 nav-item_new new ember-view 的 input 标签

$x("//*[@class='nav-item_new new ember-view' and @id ='ember24']")

 

• 多属性共同定位-并集

选取属性 id 的值为 ember24 或属性 id 的值为 ember23 的 input 标签

$x("//*[@id='ember23'or@id ='ember24']")

 

• 文本信息定位

选取所有文本信息为'所有类别'的元素

$x('//*[text()="所有类别"]')

 

• 文本信息包含定位

选取所有文本信息包'Python 测试开发'的元素

$x('//*[contains(text(),"Python")]'

 

五、Xpath定位-实战

测试步骤

1. 设置测试环境：
   • 配置日志
   • 启动Chrome浏览器（最大化窗口）
   • 设置隐式等待时间为20秒
2. 开始测试：
   • 打开网页 测试人社区 - 软件测试开发爱好者的交流社区，交流范围涵盖软件测试、自动化测试、UI测试、接口测试、性能测试、安全测试、测试开发、测试平台、开源测试、测试教程、测试面试题、appium、selenium、jmeter、jenkins
   • 等待5秒（使用time.sleep(5)）
3. 查找并点击"类别"元素：
   • 尝试使用三个不同的XPath表达式来定位元素： a. "//[@id='ember23'or@id ='ember24']" b. "//[text()='所有类别']" c. "//*[contains(text(),'Python')]"
   • 对每个XPath，使用WebDriverWait等待最多15秒，直到元素可点击
   • 如果找到元素，则点击它
   • 如果所有XPath都失败，抛出NoSuchElementException异常
4. 等待3秒（使用time.sleep(3)）
5. 结束测试：
   • 如果没有遇到异常，记录"测试通过"
   • 如果遇到异常（TimeoutException, NoSuchElementException, 或其他异常），记录错误并保存屏幕截图
6. 清理测试环境：
   • 关闭浏览器

这个测试主要是验证能否在网页上找到并点击"类别"元素。它没有进行任何进一步的验证或断言。测试的主要目是检查网页的基本加载情况和特定元素的可用性。

Python 实现

import logging
from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.chrome.service import Service
from selenium.webdriver.common.by import By
from selenium.webdriver.support.ui import WebDriverWait
from selenium.webdriver.support import expected_conditions as EC
from selenium.common.exceptions import TimeoutException, NoSuchElementException
import time

# 配置日志
logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')

class Test():
    def setup(self):
        logging.info("设置测试环境")
        service = Service()
        options = webdriver.ChromeOptions()
        options.add_argument("--start-maximized")  # 最大化浏览器窗口
        self.driver = webdriver.Chrome(service=service, options=options)
        self.driver.implicitly_wait(20)  # 增加隐式等待时间
        logging.info("浏览器已启动")

    def teardown(self):
        logging.info("清理测试环境")
        self.driver.quit()
        logging.info("浏览器已关闭")

    def test_xpath(self):
        try:
            logging.info("开始测试")
            self.driver.get("<https://www.ceshiren.com>")
            logging.info("已打开测试网页")

            time.sleep(5)  # 增加等待时间

            # 尝试多个可能的XPath
            xpaths = [
                "//*[@id='ember23'or@id ='ember24']",
                "//*[text()='类别']",
                "//*[contains(text(),'Python')]"
            ]

            category_element = None
            for xpath in xpaths:
                try:
                    logging.info(f"尝试使用XPath: {xpath}")
                    category_element = WebDriverWait(self.driver, 15).until(
                        EC.element_to_be_clickable((By.XPATH, xpath))
                    )
                    if category_element:
                        logging.info(f"找到元素，使用的XPath: {xpath}")
                        break
                except:
                    logging.warning(f"未找到元素，XPath: {xpath}")

            if category_element:
                logging.info("'类别'元素已找到，准备点击")
                category_element.click()
                logging.info("已点击'类别'元素")
            else:
                raise NoSuchElementException("无法找到'类别'元素")

            time.sleep(3)  # 给页面反应一些时间

            logging.info("测试通过")

        except TimeoutException:
            logging.error("等待元素超时")
            self.driver.save_screenshot("timeout_error.png")
            raise
        except NoSuchElementException:
            logging.error("未找到指定元素")
            self.driver.save_screenshot("element_not_found.png")
            raise
        except Exception as e:
            logging.error(f"发生未预期的错误: {str(e)}")
            self.driver.save_screenshot("unexpected_error.png")
            raise

if __name__ == "__main__":
    test = Test()
    try:
        test.setup()
        test.test_xpath()
    finally:
        test.teardown()

from lxml import etree

# 示例 HTML 文本
text = '''
<div>
 <ul>
      <li class="item-0"><a href="<https://blog.youkuaiyun.com/Gltu_java?spm=1010.2135.3001.5343/link1.html>"><span>first item</span></a></li>
      <li class="item-1"><a href="<https://blog.youkuaiyun.com/Gltu_java?spm=1010.2135.3001.5343/link2.html>">second item</a></li>
      <li class="item-inactive"><a href="<https://blog.youkuaiyun.com/Gltu_java?spm=1010.2135.3001.5343/link3.html>">third item</a></li>
      <li class="item-1"><a href="<https://blog.youkuaiyun.com/Gltu_java?spm=1010.2135.3001.5343/link4.html>">fourth item</a></li>
      <li class="item-0"><a href="<https://blog.youkuaiyun.com/Gltu_java?spm=1010.2135.3001.5343/link5.html>">fifth item</a></li>
  </ul>
</div>
'''
# 构造 XPath 解析对象
html = etree.HTML(text)
# 选择文档中的所有节点
result = html.xpath('//*')
# 打印所有节点
print("选取所有节点:", result)
# 选择所有的 li 节点
result = html.xpath('//li')
# 打印所有 li 节点
print("选取所有li节点:", result)
# 选择所有 li 节点的直接子节点 a
result = html.xpath('//li/a')
# 打印所有 li 节点的直接子节点 a
print("选取所有直接a子节点:", result)
# 选取所有子孙a节点
result = html.xpath('//ul//a')
print("选取所有子孙a节点:", result)
# 获取指定 href 的 a 节点的父节点的 class 属性
result = html.xpath('//a[@href="<https://blog.youkuaiyun.com/Gltu_java?spm=1010.2135.3001.5343/link4.html>"]/../@class')
# 打印父节点的 class 属性
print("选取特定href的a节点，并获取其父节点的class属性:", result)
# 选择所有 class 属性为 item-0 的 li 节点
result = html.xpath('//li[@class="item-0"]')
# 打印所有 class 属性为 item-0 的 li 节点
print("选取class为item-0的li节点:", result)
# 获取所有 class 属性为 item-0 的 li 节点的子节点 a 的文本
result = html.xpath('//li[@class="item-0"]/a/text()')
# 打印所有 class 属性为 item-0 的 li 节点的子节点 a 的文本
print("获取所有class属性为item-0的li节点的子节点a的文本:", result)
# 获取所有 li 节点的子节点 a 的 href 属性
result = html.xpath('//li/a/@href')
# 打印所有 li 节点的子节点 a 的 href 属性
print("获取所有li节点的子节点a的href属性:", result)
# 选择 class 属性包含 li 的 li 节点
text = '''
<li class="li li-first"><a href="<https://blog.youkuaiyun.com/Gltu_java?spm=1010.2135.3001.5343/link.html>">first item</a></li>
'''
html = etree.HTML(text)
result = html.xpath('//li[contains(@class, "li")]/a/text()')
# 打印所有 class 属性包含 li 的 li 节点的子节点 a 的文本
print("选择 class 属性包含 li 的 li 节点", result)
# 选择同时满足多个属性的节点
text = '''
<li class="li li-first" name="item"><a href="<https://blog.youkuaiyun.com/Gltu_java?spm=1010.2135.3001.5343/link.html>">first item</a></li>
'''
html = etree.HTML(text)
result = html.xpath('//li[contains(@class, "li") and @name="item"]/a/text()')
# 打印所有同时满足 class 属性包含 li 和 name 属性为 item 的 li 节点的子节点 a 的文本
print("选择同时满足多个属性的节点", result)
# 10. 按序选择节点
result = html.xpath('//li[1]/a/text()')
# 打印第一个 li 节点的子节点 a 的文本
print("打印第一个 li 节点的子节点 a 的文本", result)
result = html.xpath('//li[last()]/a/text()')
# 打印最后一个 li 节点的子节点 a 的文本
print("打印最后一个 li 节点的子节点 a 的文本", result)
result = html.xpath('//li[position()<3]/a/text()')
# 打印前两个 li 节点的子节点 a 的文本
print("打印前两个 li 节点的子节点 a 的文本", result)
result = html.xpath('//li[last()-2]/a/text()')
# 打印倒数第三个 li 节点的子节点 a 的文本
print("打印倒数第三个 li 节点的子节点 a 的文本", result)
# 使用 XPath 轴选择节点
result = html.xpath('//li[1]/ancestor::*')
# 打印第一个 li 节点的所有祖先节点
print("使用 XPath 轴选择节点", result)
result = html.xpath('//li[1]/ancestor::div')
# 打印第一个 li 节点的 div 祖先节点
print("打印第一个 li 节点的 div 祖先节点", result)
result = html.xpath('//li[1]/attribute::*')
# 打印第一个 li 节点的所有属性
print("打印第一个 li 节点的所有属性", result)
result = html.xpath('//li[1]/child::a[@href="<https://blog.youkuaiyun.com/Gltu_java?spm=1010.2135.3001.5343/link1.html>"]')
# 打印第一个 li 节点的直接子节点 a，且其 href 属性符合条件
print("打印第一个 li 节点的直接子节点 a，且其 href 属性符合条件", result)
result = html.xpath('//li[1]/descendant::span')
# 打印第一个 li 节点的所有子孙节点中的 span 节点
print("打印第一个 li 节点的所有子孙节点中的 span 节点", result)
result = html.xpath('//li[1]/following::*[2]')
# 打印第一个 li 节点后的第二个节点
print("打印第一个 li 节点后的第二个节点", result)
result = html.xpath('//li[1]/following-sibling::*')
# 打印第一个 li 节点后的所有同级节点
print("打印第一个 li 节点后的所有同级节点", result)

🤗 总结归纳

XPath概要

本教程已经讲解了如何在 XML 文档中查找信息。

学习了如何使用 XPath 通过元素和属性在 XML 文档中进行导航。

学习了如何使用 XPath 中内建的某些标准函数。

如需更多有关 XPath 的信息，请阅读《XPath 参考手册》。

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已经学习了XPath，下一步应当学习什么呢？

下一步应该学习 XSLT、XQuery、XLink以及XPointer。

• XSLT

XSLT是针对XML文件的样式表语言。

通过XSLT，您可以把XML文件转换为其他的格式，比如XHTML。

如果希望学习更多有关XSLT的知识，请访问菜鸟教程的《XSLT 教程》。

• XQuery

XQuery和XML数据查询有关。

XQuery被设计用来查询任何可作为 XML形态呈现的数据，包括数据库。

如果希望学习更多有关XQuery的知识，请访问菜鸟教程的《XQuery 教程》。

• XLink 和 XPointer

XML中的链接被分为两个部分：XLink和XPointer。

XLink和XPointer定义了在XML文档中创建超级链接的标准方法。

如果希望学习更多有关XLink和XPointer的知识，请访问菜鸟教程的《XLink 教程和 XPointer教程》。

📎 参考文章

• XPath 攻略：从入门到精通，告别查找困难
• 学爬虫利器XPath,看这一篇就够了
• XPath 教程