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如何在Python中解析XML指南

学习如何使用ElementTree、lxml和SAX等库在Python中解析XML，以增强您的数据处理项目。
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Vikram Aruchamy
如何在Python中解析XML

可扩展标记语言（XML）是一种广泛使用的格式，用于存储和交换结构化数据。XML文件通常用于表示层次结构数据，例如配置文件、数据交换格式、Web服务响应和网站地图。

在Python中解析XML文件是一项常见任务，特别是用于自动化处理从Web API或网络抓取中获取的数据的手动过程。

在本文中，您将学习一些用于在Python中解析XML的库，包括ElementTree模块、lxml库、minidom、简单API for XML（SAX）和untangle。

XML文件的关键概念

在学习如何在Python中解析XML之前，您必须了解什么是XML模式定义（XSD）以及XML文件的组成元素。了解这些内容可以帮助您选择适合的Python库来完成解析任务。

XSD是定义XML文档中允许的结构、内容和数据类型的模式规范。它用作根据预定义规则验证XML文件结构和内容的语法。

一个XML文件通常包括命名空间、根元素、属性、元素和文本内容等元素，它们共同表示结构化数据。

  • 命名空间 允许在XML文档中唯一标识元素和属性。 命名空间 有助于避免命名冲突并实现XML文档之间的互操作性。
  • 根元素 是XML文档中的顶级元素。它作为导航XML结构的起点，并包含所有其他元素作为其子元素。
  • 属性 提供有关元素的附加信息。它们在元素的开始标签中指定，并由名称-值对组成。
  • 元素 是XML文档的构建块，表示所描述的数据或结构。元素可以嵌套在其他元素中，以创建层次结构。
  • 文本内容 是指元素的开始和结束标签内包含的文本数据。它可以包括纯文本、数字或其他字符。

例如，Bright Data网站地图具有以下XML结构：

  • urlset是根元素。
  • <urlset xsi:schemaLocation="http://www.sitemaps.org/schemas/sitemap/0.9/sitemap.xsd>是urlset元素的命名空间声明，表示此声明的规则扩展到urlset元素。其下的所有元素必须符合此命名空间定义的模式。
  • url是根元素的第一个子元素。
  • loc是url元素的子元素。

现在，您对XSD和XML文件元素有了一些了解，让我们利用这些信息，使用几个库来解析XML文件。

在Python中解析XML的各种方法

为了演示，您将使用Bright Data网站地图，该地图以XML格式提供。在以下示例中，使用Python requests库获取Bright Data网站地图内容。

Python requests库不是内置的，因此在继续之前需要安装它。您可以使用以下命令安装：

pip install requests

ElementTree

ElementTree XML API提供了一个简单直观的API，用于在Python中解析和创建XML数据。它是Python标准库中的一个内置模块，这意味着您无需显式安装任何东西。

例如，您可以使用findall()方法从根元素中找到所有url元素，并打印loc元素的文本值，如下所示：

import xml.etree.ElementTree as ET
import requests

url = 'https://brightdata.com/post-sitemap.xml'

response = requests.get(url)
if response.status_code == 200:

    root = ET.fromstring(response.content)

    for url_element in root.findall('.//{http://www.sitemaps.org/schemas/sitemap/0.9}url'):
        loc_element = url_element.find('{http://www.sitemaps.org/schemas/sitemap/0.9}loc')
        if loc_element is not None:
            print(loc_element.text)
else:
    print("Failed to retrieve XML file from the URL.")

网站地图中的所有URL都会在输出中打印出来：

https://brightdata.com/case-studies/powerdrop-case-study
https://brightdata.com/case-studies/addressing-brand-protection-from-every-angle
https://brightdata.com/case-studies/taking-control-of-the-digital-shelf-with-public-online-data
https://brightdata.com/case-studies/the-seo-transformation
https://brightdata.com/case-studies/data-driven-automated-e-commerce-tools
https://brightdata.com/case-studies/highly-targeted-influencer-marketing
https://brightdata.com/case-studies/data-driven-products-for-smarter-shopping-solutions
https://brightdata.com/case-studies/workplace-diversity-facilitated-by-online-data
https://brightdata.com/case-studies/alternative-travel-solutions-enabled-by-online-data-railofy
https://brightdata.com/case-studies/data-intensive-analytical-solutions
https://brightdata.com/case-studies/canopy-advantage-solutions
https://brightdata.com/case-studies/seamless-digital-automations

ElementTree是一个用户友好的方式，用于在Python中解析XML数据，具有简洁的API，使得导航和操作XML结构变得容易。然而，ElementTree也有其局限性，它缺乏对模式验证的强大支持，如果您需要在解析前确保严格遵守模式规范，它并不是理想的选择。

如果您有一个读取RSS源的小脚本，ElementTree的用户友好API将是提取每个源项的标题、描述和链接的有用工具。然而，如果您的用例涉及复杂的验证或大型文件，最好考虑使用其他库如lxml。

lxml

lxml是 一个快速、易用且功能丰富的API，用于在Python中解析XML文件；但它不是Python中的预构建库。虽然一些Linux和Mac平台已经安装了lxml包，其他平台则需要手动安装。

lxml通过PyPI分发，您可以使用以下pip命令安装lxml：

pip install lxml

安装后，您可以使用lxml的各种API方法，如find()、findall()、findtext()、get()和get_element_by_id()来解析XML文件。

例如，您可以使用findall()方法遍历url元素，找到它们的loc元素（即url元素的子元素），然后使用以下代码打印位置文本：

from lxml import etree
import requests

url = "https://brightdata.com/post-sitemap.xml"

response = requests.get(url)
if response.status_code == 200:

    root = etree.fromstring(response.content)


    for url in root.findall(".//{http://www.sitemaps.org/schemas/sitemap/0.9}url"):
        loc = url.find("{http://www.sitemaps.org/schemas/sitemap/0.9}loc").text.strip()
        print(loc)
else:
    print("Failed to retrieve XML file from the URL.")

输出显示了网站地图中找到的所有URL：

https://brightdata.com/case-studies/powerdrop-case-study
https://brightdata.com/case-studies/addressing-brand-protection-from-every-angle
https://brightdata.com/case-studies/taking-control-of-the-digital-shelf-with-public-online-data
https://brightdata.com/case-studies/the-seo-transformation
https://brightdata.com/case-studies/data-driven-automated-e-commerce-tools
https://brightdata.com/case-studies/highly-targeted-influencer-marketing
https://brightdata.com/case-studies/data-driven-products-for-smarter-shopping-solutions
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https://brightdata.com/case-studies/canopy-advantage-solutions
https://brightdata.com/case-studies/seamless-digital-automations

到目前为止，您已经学会了如何查找元素并打印它们的值。现在，让我们在解析XML之前探讨模式验证。这一过程确保文件符合模式定义的结构。

网站地图的XSD看起来是这样的：

<?xml version="1.0"?>
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
           targetNamespace="http://www.sitemaps.org/schemas/sitemap/0.9"
           xmlns="http://www.sitemaps.org/schemas/sitemap/0.9"
           elementFormDefault="qualified"
           xmlns:xhtml="http://www.w3.org/1999/xhtml">


  <xs:element name="urlset">
    <xs:complexType>
      <xs:sequence>
        <xs:element ref="url" minOccurs="0" maxOccurs="unbounded"/>
      </xs:sequence>
    </xs:complexType>
  </xs:element>

  <xs:element name="url">
    <xs:complexType>
      <xs:sequence>
        <xs:element name="loc" type="xs:anyURI"/>
      </xs:sequence>
    </xs:complexType>
  </xs:element>

</xs:schema>

要使用模式验证网站地图，请手动复制它并创建一个名为schema.xsd的文件。

使用此XSD验证XML文件，请使用以下代码：

from lxml import etree

import requests

url = "https://brightdata.com/post-sitemap.xml"

response = requests.get(url)

if response.status_code == 200:

    root = etree.fromstring(response.content)

    try:
        print("Schema Validation:")
        schema_doc = etree.parse("schema.xsd")
        schema = etree.XMLSchema(schema_doc)
        schema.assertValid(root)
        print("XML is valid according to the schema.")
    except etree.DocumentInvalid as e:
        print("XML validation error:", e)

在这里，您使用etree.parse()方法解析XSD文件。然后，使用解析的XSD文档内容创建一个XML模式。最后，使用assertValid()方法根据XML模式验证XML根文档。如果模式验证通过，您的输出包括一条类似于XML根据模式验证通过的消息。否则，将引发DocumentInvalid异常。

您的输出应如下所示：

Schema Validation:
   XML is valid according to the schema.

现在，让我们读取一个使用xpath方法查找元素的XML文件。

要使用xpath()方法读取元素，请使用以下代码：

from lxml import etree

import requests

url = "https://brightdata.com/post-sitemap.xml"
response = requests.get(url)

if response.status_code == 200:

    root = etree.fromstring(response.content)

    print("XPath Support:")
    root = etree.fromstring(response.content)

    namespaces = {"ns": "http://www.sitemaps.org/schemas/sitemap/0.9"}
    for url in root.xpath(".//ns:url/ns:loc", namespaces=namespaces):
        print(url.text.strip())

在这段代码中，您注册了命名空间前缀ns并将其映射到命名空间URIhttp://www.sitemaps.org/schemas/sitemap/0.9。在XPath表达式中，您使用ns前缀指定命名空间中的元素。最后，表达式.//ns:url/ns:loc选择命名空间中url元素的所有loc元素。

您的输出将如下所示：

XPath Support:

https://brightdata.com/case-studies/powerdrop-case-study
https://brightdata.com/case-studies/addressing-brand-protection-from-every-angle
https://brightdata.com/case-studies/taking-control-of-the-digital-shelf-with-public-online-data
https://brightdata.com/case-studies/the-seo-transformation
https://brightdata.com/case-studies/data-driven-automated-e-commerce-tools
https://brightdata.com/case-studies/highly-targeted-influencer-marketing
https://brightdata.com/case-studies/data-driven-products-for-smarter-shopping-solutions
https://brightdata.com/case-studies/workplace-diversity-facilitated-by-online-data
https://brightdata.com/case-studies/alternative-travel-solutions-enabled-by-online-data-railofy
https://brightdata.com/case-studies/data-intensive-analytical-solutions
https://brightdata.com/case-studies/canopy-advantage-solutions
https://brightdata.com/case-studies/seamless-digital-automations

如您所见，find()和findall()方法比xpath方法更快，因为xpath会将所有结果收集到内存中，然后再返回。除非有特定原因使用XPath查询，否则建议使用find()方法。

lxml提供了强大的功能，用于解析和操作XML和HTML。它支持使用XPath表达式进行复杂查询，验证文档与模式匹配，甚至允许进行可扩展样式表语言转换（XSLT）。这使其在性能和高级功能至关重要的场景中非常理想。然而，请记住，lxml需要单独安装，因为它不是核心Python包的一部分。

如果您处理的大型或复杂的XML数据需要高性能和高级操作功能，应考虑使用lxml。例如，如果您正在处理金融数据源的XML格式，可能需要使用XPath表达式提取特定元素（如股票价格），验证数据与金融模式的准确性，并可能使用XSLT转换数据以进行进一步分析。

minidom

minidom是一个轻量级和简单的XML解析库，包含在Python的标准库中。虽然它不像lxml那样功能丰富或高效，但它提供了一种直接的方法，在Python中解析和操作XML数据。

您可以使用DOM对象中可用的各种方法来访问元素。例如，您可以使用getElementsByTagName()方法通过标签名称检索元素的值。

以下示例演示如何使用minidom库解析XML文件并通过标签名称获取元素：

import requests
import xml.dom.minidom

url = "https://brightdata.com/post-sitemap.xml"

response = requests.get(url)
if response.status_code == 200:
    dom = xml.dom.minidom.parseString(response.content)

    urlset = dom.getElementsByTagName("urlset")[0]
    for url in urlset.getElementsByTagName("url"):
        loc = url.getElementsByTagName("loc")[0].firstChild.nodeValue.strip()
        print(loc)
else:
    print("Failed to retrieve XML file from the URL.")

您的输出如下所示：

https://brightdata.com/case-studies/powerdrop-case-study
https://brightdata.com/case-studies/addressing-brand-protection-from-every-angle
https://brightdata.com/case-studies/taking-control-of-the-digital-shelf-with-public-online-data
https://brightdata.com/case-studies/the-seo-transformation
https://brightdata.com/case-studies/data-driven-automated-e-commerce-tools
https://brightdata.com/case-studies/highly-targeted-influencer-marketing
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https://brightdata.com/case-studies/canopy-advantage-solutions
https://brightdata.com/case-studies/seamless-digital-automations

minidom通过将XML数据表示为DOM树来工作。这个树结构使得导航和操作数据变得容易，非常适合用于读取、修改或构建简单XML结构的基本任务。

如果您的程序涉及从XML文件读取默认设置，minidom的DOM方法允许您轻松访问XML文件中的特定设置，例如找到子节点或属性。使用minidom，您可以轻松地从XML文件中检索特定设置（如font-size节点），并在您的应用程序中使用其值。

SAX解析器

SAX解析器是Python中一种事件驱动的XML解析方法，它按顺序处理XML文档并在遇到文档的不同部分时生成事件。与构建表示整个XML文档的树结构的DOM解析器不同，SAX解析器不构建完整的文档表示，而是在解析过程中发出开始标签、结束标签和文本内容等事件。

SAX解析器非常适合处理大规模XML文件或流，因为它们在不将整个文档加载到内存中的情况下增量地操作XML数据，从而提高内存效率。

使用SAX解析器时，您需要定义响应特定XML事件的事件处理程序，例如解析器发出的startElement和endElement事件。这些事件处理程序可以根据XML文档的结构和内容执行自定义操作。

以下示例演示如何使用SAX解析器解析XML文件，通过定义startElement和endElement事件并从网站地图文件中检索URL信息：

import requests
import xml.sax.handler
from io import BytesIO

class MyContentHandler(xml.sax.handler.ContentHandler):
    def __init__(self):
        self.in_url = False
        self.in_loc = False
        self.url = ""

    def startElement(self, name, attrs):
        if name == "url":
            self.in_url = True
        elif name == "loc" and self.in_url:
            self.in_loc = True

    def characters(self, content):
        if self.in_loc:
            self.url += content

    def endElement(self, name):
        if name == "url":
            print(self.url.strip())
            self.url = ""
            self.in_url = False
        elif name == "loc":
            self.in_loc = False

url = "https://brightdata.com/post-sitemap.xml"

response = requests.get(url)
if response.status_code == 200:

    xml_content = BytesIO(response.content)

    content_handler = MyContentHandler()
    parser = xml.sax.make_parser()
    parser.setContentHandler(content_handler)
    parser.parse(xml_content)
else:
    print("Failed to retrieve XML file from the URL.")

您的输出如下所示：

https://brightdata.com/case-studies/powerdrop-case-study
https://brightdata.com/case-studies/addressing-brand-protection-from-every-angle
https://brightdata.com/case-studies/taking-control-of-the-digital-shelf-with-public-online-data
https://brightdata.com/case-studies/the-seo-transformation
https://brightdata.com/case-studies/data-driven-automated-e-commerce-tools
https://brightdata.com/case-studies/highly-targeted-influencer-marketing
https://brightdata.com/case-studies/data-driven-products-for-smarter-shopping-solutions
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https://brightdata.com/case-studies/canopy-advantage-solutions
https://brightdata.com/case-studies/seamless-digital-automations

与其他将整个文件加载到内存中的解析器不同，SAX增量处理文件，节省内存并提高性能。然而，SAX需要编写更多代码来动态管理每个数据段。此外，它无法重新访问和分析数据的特定部分。

如果您需要扫描一个大型XML文件（例如，包含各种事件的日志文件）以提取特定信息（例如，错误消息），SAX可以帮助您高效地浏览文件。然而，如果您的分析需要理解不同数据段之间的关系，SAX可能不是最佳选择。

untangle

untangle是一个轻量级的Python XML解析库，简化了从XML文档中提取数据的过程。与需要导航层次结构的传统XML解析器不同，untangle允许您直接将XML元素和属性作为Python对象访问。

使用untangle，您可以将XML文档转换为嵌套的Python字典，其中XML元素表示为字典键，属性和文本内容存储为对应的值。这种方法使得使用Python数据结构访问和操作XML数据变得容易。

untangle在Python中不可用，需要使用以下PyPI命令安装：

pip install untangle

以下示例演示如何使用untangle库解析XML文件并访问XML元素 ：

import untangle
import requests

url = "https://brightdata.com/post-sitemap.xml"

response = requests.get(url)

if response.status_code == 200:

    obj = untangle.parse(response.text)

    for url in obj.urlset.url:
        print(url.loc.cdata.strip())
else:
    print("Failed to retrieve XML file from the URL.")

您的输出如下所示：

https://brightdata.com/case-studies/powerdrop-case-study
https://brightdata.com/case-studies/addressing-brand-protection-from-every-angle
https://brightdata.com/case-studies/taking-control-of-the-digital-shelf-with-public-online-data
https://brightdata.com/case-studies/the-seo-transformation
https://brightdata.com/case-studies/data-driven-automated-e-commerce-tools
https://brightdata.com/case-studies/highly-targeted-influencer-marketing
https://brightdata.com/case-studies/data-driven-products-for-smarter-shopping-solutions
https://brightdata.com/case-studies/workplace-diversity-facilitated-by-online-data
https://brightdata.com/case-studies/alternative-travel-solutions-enabled-by-online-data-railofy
https://brightdata.com/case-studies/data-intensive-analytical-solutions
https://brightdata.com/case-studies/canopy-advantage-solutions
https://brightdata.com/case-studies/seamless-digital-automations

untangle提供了一种用户友好的方法，用于在Python中处理XML数据。它通过清晰的语法简化了解析过程，并自动将XML结构转换为易于使用的Python对象，消除了复杂的导航技术。然而，请记住，untangle需要单独安装，因为它不是核心Python包的一部分。

如果您有一个格式良好的XML文件，并需要快速将其转换为Python对象进行进一步处理，您应考虑使用untangle。例如，如果您有一个程序下载天气数据的XML格式文件，untangle可以很好地解析XML，并创建表示当前温度、湿度和天气预报的Python对象。然后，这些对象可以轻松地在您的应用程序中操作和显示。

结论

在本文中，您了解了有关XML文件以及在Python中解析XML文件的各种方法。

无论您是在处理小型配置文件、解析大型Web服务响应，还是从广泛的网站地图中提取数据，Python都提供了多种库来自动化和简化您的XML解析任务。然而，在不使用代理管理的情况下使用requests库从Web访问文件时，您可能会遇到配额限制和限流问题。Bright Data是一个屡获殊荣的代理网络，提供可靠高效的代理解决方案，确保数据检索和解析的顺利进行。有了Bright Data，您可以应对XML解析任务，而不必担心限制或中断。联系我们的销售团队了解更多信息。

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