20232401许鹏坤 2023-2024-2 《Python程序设计》实验四报告

[20232401许鹏坤]

学号 2023-2024-2 《Python程序设计》实验四报告

课程：《Python程序设计》
班级： 2324
姓名： 许鹏坤
学号：20232401
实验教师：王志强
实验日期：2024年5月15日
必修/选修： 公选课

1.实验内容

Python综合实践
使用爬虫爬取每日资讯，并实现自动化微信发送资讯

2. 实验过程及结果

2.1实验分析

此次实验主要完成以下两个功能：

• 使用爬虫爬取特定网址下的资讯信息
• 通过程序自动寻找联系人，将获取的资讯信息发送给对方
  因此本实验涉及到网络爬虫的使用和Python与微信界面的交互问题，需要依赖Python强大的库作为支撑，更好地实现上述功能

2.2实验设计

为了便于获取需要的资讯信息，过滤掉其他无关信息，本实验选取了Scrapy框架，通过框架的整体结构和内嵌的XPath筛查定位功能来对网页信息进行定位获取。

为了实现Python与微信界面的交互，并且避免被微信认定为机器人进而导致被封号的惨烈结局，本实验使用了Python包pyautogui来模拟人为光标操作，借助微信截屏坐标显示功能，获取微信完全展开时预选位置的坐标，并设定每步操作的等待时间为0.5s，进行响应时间较长的操作后程序将会休眠2s来等待响应。
本实验还使用了Python包pyperclip来解决pyautogui中无法输入中文的问题。pyperclip可以模仿键盘操作，将字符串直接输入剪贴板，再模拟粘贴操作，即可完成中文的输入

为解决两个模块的信息传递问题，本实验将两个功能分别放在最底层目录的两个.py中，在爬虫文件中先将爬虫爬取的信息由列表转化为字符串，通过utf-8编码写入文件，再在微信发送文件中读取文件信息并解码，转化为字符串后被递送至剪贴板

2.3实现过程

在本实验进行之前应当首先初步学习Scrapy框架。
Scrapy 是用 Python 实现的一个为了爬取网站数据、提取结构性数据而编写的应用框架。
Scrapy 常应用在包括数据挖掘，信息处理或存储历史数据等一系列的程序中。
Scrapy的基本工作原理如下图所示

• Scrapy Engine(引擎): 负责Spider、ItemPipeline、Downloader、Scheduler中间的通讯，信号、数据传递等。
• Scheduler(调度器): 负责接受引擎发送过来的Request请求，并按照一定的方式进行整理排列，入队，当引擎需要时，交还给引擎。
• Downloader（下载器）：负责下载Scrapy Engine(引擎)发送的所有Requests请求，并将其获取到的Responses交还给Scrapy Engine(引擎)，由引擎交给Spider来处理，
• Spider（爬虫）：负责处理所有Responses,从中分析提取数据，获取Item字段需要的数据，并将需要跟进的URL提交给引擎，再次进入Scheduler(调度器).
• Item Pipeline(管道)：负责处理Spider中获取到的Item，并进行进行后期处理（详细分析、过滤、存储等）的地方。
• Downloader Middlewares（下载中间件）：可以当作是一个可以自定义扩展下载功能的组件。
• Spider Middlewares（Spider中间件）：可以理解为是一个可以自定扩展和操作引擎和Spider中间通信的功能组件（比如进入Spider的Responses;和从Spider出去的Requests）

如果要使用Scrapy需要进行安装、项目建立、爬虫生成：

1. 安装：在命令行模式下输入以下代码：

   pip install scrapy
   

2. 项目建立：在命令行模式下输入以下代码：

   scrapy startproject mySpider
   

3. 爬虫生成：在命令行模式下输入以下代码：

   scrapy genspider cctv "cctv.cn"
   

   完成上述步骤之后可以出现前面图片中出现的目录
   然后我们再对一些文件进行设置

setting.py:

# Scrapy settings for DailyNews project
#
# For simplicity, this file contains only settings considered important or
# commonly used. You can find more settings consulting the documentation:
#
#     https://docs.scrapy.org/en/latest/topics/settings.html
#     https://docs.scrapy.org/en/latest/topics/downloader-middleware.html
#     https://docs.scrapy.org/en/latest/topics/spider-middleware.html

BOT_NAME = "DailyNews"

SPIDER_MODULES = ["DailyNews.spiders"]
NEWSPIDER_MODULE = "DailyNews.spiders"


# Crawl responsibly by identifying yourself (and your website) on the user-agent
USER_AGENT = "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/91.0.4472.114 Safari/537"

# Obey robots.txt rules
ROBOTSTXT_OBEY = False

# Configure maximum concurrent requests performed by Scrapy (default: 16)
#CONCURRENT_REQUESTS = 32

# Configure a delay for requests for the same website (default: 0)
# See https://docs.scrapy.org/en/latest/topics/settings.html#download-delay
# See also autothrottle settings and docs
#DOWNLOAD_DELAY = 3
# The download delay setting will honor only one of:
#CONCURRENT_REQUESTS_PER_DOMAIN = 16
#CONCURRENT_REQUESTS_PER_IP = 16

# Disable cookies (enabled by default)
#COOKIES_ENABLED = False

# Disable Telnet Console (enabled by default)
#TELNETCONSOLE_ENABLED = False

# Override the default request headers:
DEFAULT_REQUEST_HEADERS = {
    "User-Agent":"Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/91.0.4472.114 Safari/537",
    'Accept': "text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8",
    'Accept-Language': "en",
}

# Enable or disable spider middlewares
# See https://docs.scrapy.org/en/latest/topics/spider-middleware.html
#SPIDER_MIDDLEWARES = {
#    "DailyNews.middlewares.DailynewsSpiderMiddleware": 543,
#}

# Enable or disable downloader middlewares
# See https://docs.scrapy.org/en/latest/topics/downloader-middleware.html
#DOWNLOADER_MIDDLEWARES = {
#    "DailyNews.middlewares.DailynewsDownloaderMiddleware": 543,
#}

# Enable or disable extensions
# See https://docs.scrapy.org/en/latest/topics/extensions.html
#EXTENSIONS = {
#    "scrapy.extensions.telnet.TelnetConsole": None,
#}

# Configure item pipelines
# See https://docs.scrapy.org/en/latest/topics/item-pipeline.html
ITEM_PIPELINES = {
   "DailyNews.pipelines.DailynewsPipeline": 300,
}

# Enable and configure the AutoThrottle extension (disabled by default)
# See https://docs.scrapy.org/en/latest/topics/autothrottle.html
#AUTOTHROTTLE_ENABLED = True
# The initial download delay
#AUTOTHROTTLE_START_DELAY = 5
# The maximum download delay to be set in case of high latencies
#AUTOTHROTTLE_MAX_DELAY = 60
# The average number of requests Scrapy should be sending in parallel to
# each remote server
#AUTOTHROTTLE_TARGET_CONCURRENCY = 1.0
# Enable showing throttling stats for every response received:
#AUTOTHROTTLE_DEBUG = False

# Enable and configure HTTP caching (disabled by default)
# See https://docs.scrapy.org/en/latest/topics/downloader-middleware.html#httpcache-middleware-settings
#HTTPCACHE_ENABLED = True
#HTTPCACHE_EXPIRATION_SECS = 0
#HTTPCACHE_DIR = "httpcache"
#HTTPCACHE_IGNORE_HTTP_CODES = []
#HTTPCACHE_STORAGE = "scrapy.extensions.httpcache.FilesystemCacheStorage"

# Set settings whose default value is deprecated to a future-proof value
REQUEST_FINGERPRINTER_IMPLEMENTATION = "2.7"
TWISTED_REACTOR = "twisted.internet.asyncioreactor.AsyncioSelectorReactor"
FEED_EXPORT_ENCODING = "utf-8"
LOG_LEVEL = "WARNING"

通过以上设置，可以伪装访问请求头，解决网站拒绝访问的问题，还可以避免打印出日志信息

items.py:

# Define here the models for your scraped items
#
# See documentation in:
# https://docs.scrapy.org/en/latest/topics/items.html

import scrapy

class DailynewsItem(scrapy.Item):
    # define the fields for your item here like:
    content = scrapy.Field()

通过以上设置，可以创建出包含所需信息的Item对象

pipelines.py:

# Define your item pipelines here
#
# Don't forget to add your pipeline to the ITEM_PIPELINES setting
# See: https://docs.scrapy.org/en/latest/topics/item-pipeline.html
import csv

# useful for handling different item types with a single interface
from itemadapter import ItemAdapter


class DailynewsPipeline:
    # def __init__(self):
        # self.f=open('DailyNews.txt','w',encoding="utf-8",newline='')
        # self.file_name=['content']
        # self.writer=csv.DictWriter(self.f,fieldnames=self.file_name)
        # self.writer.writeheader()
    def process_item(self, item, spider):
        # self.writer.writerow(dic(item))
        print(item)
        return item
    # def close_spider(self,spider):
        # self.f.close()

piplines中预编写了将信息写入.csv文件中的代码，读者可以自取

爬虫文件cctv.py:

import scrapy
from DailyNews.items import DailynewsItem

class CctvSpider(scrapy.Spider):
    name = "cctv"
    allowed_domains = ["cctv.com"]
    start_urls = ["https://www.cctv.com/"]

    def parse(self, response):
        filename="DailyNews.txt"
        num=0
        items=[]
        for each in response.xpath("//div[@class='txt']"):
            item=()
            content=each.xpath("a/text()").extract_first()
            if content is not None:
                item=(content)
                yield item
                items.append(item)
            num=num+1
        print(items)
        f = open('./DailyNews.txt', 'w', encoding='utf-8', newline="")
        context = str(items).replace(", ","\n").replace("[","").replace("]","").replace("'","#")
        f.writelines("每日资讯\n")

        f.writelines(context)
        f.close()

        return items

cctv.py文件既实现了信息的爬取，也将列表转化为字符串，去掉了无用信息，添加了标题，完成了分行，以utf-8编码的形式写入了文件。

微信发送文件send.py：

import pyautogui
import pyperclip
import os
import time

pyautogui.FAILSAFE=False
pyautogui.PAUSE=0.5

f=open("./DailyNews.txt","r",encoding="utf-8")
content=f.read()

def send(name):
    time.sleep(3)
    pyautogui.moveTo(150,50)
    pyautogui.click()
    pyperclip.copy(name)
    pyautogui.hotkey("ctrl", "v")


    pyautogui.moveTo(150,180)
    pyautogui.click()

    pyautogui.moveTo(515,1380)
    pyautogui.click()

    pyperclip.copy(content)
    pyautogui.hotkey("ctrl","v")
    pyautogui.press("enter")
    return None

send("/*联系人名称*/")

这里将发送功能做成了函数，方便选取多位联系人进行发送

运行函数main.py:

from scrapy import cmdline
cmdline.execute("scrapy crawl cctv".split())

如果没有运行函数的话，需要再命令行中手动输入scrapy crawl cctv，根据实际经验总结，这行命令应该会执行cctv.py文件所在目录的所有文件

使用注意事项

• 运行main.py之前一定要确保当前目录位于DailyNews之中，也就是项目的第一层目录
• 开始运行之后，用户有三秒时间打开微信并将微信调整至全屏

  2.4运行结果：如视频所示：

实验过程中遇到的问题和解决过程

• 问题1：网站拒绝访问问题
• 问题1解决方案：在框架的设置文件之中伪造访问请求头
• 问题2：中文编码问题
• 问题2解决方案：中文直接写入文件后难以被读取出来，因此使用utf-8编码的方式进行读写操作
• 问题3：中文输入问题
• 问题3解决方案：使用pyperclip包，直接将中文放入剪切板中，通过键盘操控复制粘贴，绕开了输入难题
• 问题4：界面坐标位置问题
• 问题4解决方案：起初希望通过图片识别的方式精准定位搜索框和输入框，但是没能找到微信的矢量图文件，并且即便定位到搜索框和输入框也需要使用鼠标进行选中，经过查询得知微信的截屏具有显示屏幕坐标的功能，由此获得坐标，通过模拟光标操作的方法进行操作。

感想体会

Python具有非常强大的库和开源的框架，但是在掌握了Python的基本语法之后有时并不能很好地利用这些库和框架，原因在于对函数的理解以及跨文件类的调用等不熟悉，以及不善于审阅代码和注释，不清楚其具体功能是什么，但是使用新库和新框架的探索过程还是非常有意思的，尤其当程序跑通之后会非常舒畅，同时感慨于某个库某个框架的强大。
善于学习和利用Python中的库和框架无疑会给程序设计和编写带来巨大的便宜和效率，今后要掌握对新库和新框架的学习方法。

课程总结

Python是面向对象的语言，不同于C语言的面向过程，这给我们带来一种全新的思路，即分门别类的思想，这样的思维模式其实是更有助于我们将某项任务进行拆分，或者可以说模块化，一定程度上可以提高程序设计的效率，在改动时也能很大程度上避免牵连到其他代码，并且Python有不断更新的、强大的库作为支撑，无疑可以让老练的程序员如虎添翼。
在整个课程的教学上逻辑也十分清晰，令我印象最深的其实是关于Socket编程原理，通过一张图将整个逻辑顺序理清。老师教学方式也比较轻松幽默，为我们打开了Python世界的大门，希望老师可以延续教学质量和教学方法，不断引领更多同学踏上Python坦途。

参考资料

• 从原理到实战，一份详实的 Scrapy 爬虫教程
• Scrapy 入门教程
• python之自动发送微信消息