第1章 网络爬虫概述与原理

1.1 网络爬虫简介

随着互联网的迅速发展，网络数据资源呈爆炸式增长，信息需求者如何从网络中提取信息变得更加重要。如今，有效地获取网络数据资源的方式，便是网络爬虫。网络爬虫（Web Crawler）又称为网络蜘蛛（Web Spider）或Web信息采集器，是一种按照指定规则，自动抓取或下载网络资源的计算机程序或自动化脚本。

对网络爬虫狭义上的理解：利用标准网络协议（如HTTP、HTTPS等），根据网络超链接和信息检索方法（如深度优先）遍历网络数据的软件程序。

对网络爬虫功能上的理解：确定待采集的URL队列，获取每个URL对应的网页内容（如HTML和JSON等），根据用户要求解析网页中的字段（如标题），并存储解析得到的数据。

网络爬虫技术在搜索引擎中扮演着信息采集器的角色，是搜索引擎模块中的最基础的部分。例如，我们常用的搜索引擎Google、百度、必应（Bing）都采用网页爬虫技术采集海量的互联网数据。图1.1展示了搜索引擎的大致结构。第一步，利用网络爬虫技术自动化地采集互联网中的网页信息。第二步，存储采集的信息。在存储过程中，往往需要检测重复内容，从而避免大量重复信息的采集；同时，网页之间的链接关系也需要存储，原因是链接关系可用来计算网页内容的重要性。第三步，数据预处理操作，即提取文字、分词、消除噪音以及链接关系计算等。第四步，对预处理的数据建立索引库，方便用户快速查找，常用的索引方法有后缀数组、签名文件和倒排文件。第五步，基于用户检索的内容（如用户输入的关键词），搜索引擎从网页索引库中查找符合该关键词的所有网页（结果集），通过对结果集的排序，将最相关的网页返回给用户。

图1.1 搜索引擎大致结构

另外，网络爬虫在其他方面也发挥着重要作用。

大数据环境下舆情分析与监测：政府或企业基于网络爬虫技术，采集论坛评论、在线博客、新闻媒体和微博等网站中的海量数据，采用数据挖掘相关方法（如实体识别、词频统计、文本情感计算、主题识别与演化等），发掘舆情热点、跟踪目标话题，并根据一定的标准采取相应的舆情控制与引导措施。

大数据环境下的用户分析：企业利用网络爬虫技术，采集用户基本信息、用户对企业或商品的看法、观点以及态度等数据、用户之间的互动信息等。基于这些信息，企业可以对用户进行画像，如用户基本属性画像、用户产品特征画像、用户互动特征画像等，发掘用户对产品的个性化偏好与需求。同样，也可分析企业自身产品的优势和顾客反馈情况等。

科研需求：针对网络大数据驱动、多源异构数据驱动的科学研究，必然涉及网络数据采集技术。例如，针对网络中的多源异构数据（如数字、文本、图片和视频等），如何更好地管理与存储所采集的数据、如何进行数据的过滤与融合、如何对数据的可用性进行评估、如何将数据应用到商业分析中等，都是目前研究的热点问题。