第104天: Python 解析 XML

2019/12/30

by 程序员野客

1 简介

XML 全称 Extensible Markup Language,中文译为可扩展标记语言。XML 之前有两个先行者:SGML 和 HTML,率先登场的是 SGML, 尽管它功能强大,但文档结构复杂,既不容易学也不易于使用,因此几个主要的浏览器厂商均拒绝支持 SGML,这些因素限制了 SGML 在网上的传播性;1989 年 HTML 登场,它继承了 SGML 诸多优点,去除了 SGML 复杂庞大的缺点,HTML 在数据显示上表现十分出色,但它的语法是不可扩展的,因此其无法描述数据、可读性差,没办法人们再次将目光转向 SGML,经过对 SGML 一系列改造,终于在 1998 年,XML 第一个版本问世。

上面说了那么多,简单来说就是:XML 和 HTML 均由 SGML 改造而来,HTML 是一种页面技术,聚焦的是数据的显示,而 XML 易于扩展,主要用来传送和存储数据,聚焦的是数据的内容。

2 解析

2.1 解析方式

Python 有三种 XML 解析方式:SAX(simple API for XML)、DOM(Document Object Model)、ElementTree。

  • DOM 方式:DOM 中文译为文档对象模型,是 W3C 组织推荐的标准编程接口,它将 XML 数据在内存中解析成一个树,通过对树的操作来操作 XML。

  • SAX 方式:SAX 是一个用于处理 XML 事件驱动的模型,它逐行扫描文档,一边扫描一边解析,对于大型文档的解析拥有巨大优势,尽管不是 W3C 标准,但它却得到了广泛认可。

  • ElementTree 方式:ElementTree 相对于 DOM 来说拥有更好的性能,与 SAX 性能差不多,API 使用也很方便。

2.2 具体实现

在具体解析之前我们先准备一个 XML,如下所示:

test.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<list>
<student id="stu1" name="stu">
   <id>1001</id>
   <name>张三</name>
   <age>22</age>
   <gender></gender>
</student>
<student id="stu2" name="stu">
   <id>1002</id>
   <name>李四</name>
   <age>21</age>
   <gender></gender>
</student>
</list>

DOM 方式解析

使用 DOM 方式,首先要对其 API 有一定了解,如果不了解,网上的教程也比较多,比如:DOM 教程,下面看一下使用示例。

from xml.dom.minidom import parse

# 读取文件
dom = parse('test.xml')
# 获取文档元素对象
data = dom.documentElement
# 获取 student
stus = data.getElementsByTagName('student')
for stu in stus:
	# 获取标签属性值
    st_id = stu.getAttribute('id')
    st_name = stu.getAttribute('name')
	# 获取标签中内容
    id = stu.getElementsByTagName('id')[0].childNodes[0].nodeValue
    name = stu.getElementsByTagName('name')[0].childNodes[0].nodeValue
    age = stu.getElementsByTagName('age')[0].childNodes[0].nodeValue
    gender = stu.getElementsByTagName('gender')[0].childNodes[0].nodeValue
    print('st_id:', st_id,  ', st_name:',st_name)
    print('id:', id, ', name:', name, ', age:', age, ', gender:',gender)

输出结果:

st_id: stu1 , st_name: stu
id: 1001 , name: 张三 , age: 22 , gender: 男
st_id: stu2 , st_name: stu
id: 1002 , name: 李四 , age: 21 , gender: 女

通过输出结果,我们可以发现已经获取了标签属性值和标签内容了。

SAX 方式解析

使用 SAX 解析 XML 文档主要涉及到解析器和事件处理器,解析器负责读取 XML 文档,并向事件处理器发送事件,事件处理器负责对事件作出响应,对传递的 XML 数据进行处理。

Python 使用 SAX 处理 XML 需要用到 xml.sax 中的 parse 函数和 xml.sax.handler 中的 ContentHandler 类,下面看一下 ContentHandler 类中的一些方法。

  • characters(content):调用时机:从行开始,遇到标签之前,存在字符,content 的值为这些字符串;从一个标签,遇到下一个标签之前, 存在字符,content 的值为这些字符串;从一个标签,遇到行结束符之前,存在字符,content 的值为这些字符串。

  • startDocument():文档启动的时候调用。

  • endDocument():解析器到达文档结尾时调用。

  • startElement(name, attrs):遇到 XML 开始标签时调用,name 是标签的名字,attrs 是标签的属性值字典。

  • endElement(name):遇到 XML 结束标签时调用。

下面通过示例看一下如何通过 SAX 方式解析 XML。

import xml.sax

class StudentHandler(xml.sax.ContentHandler):
    def __init__(self):
        self.id = ""
        self.name = ""
        self.age = ""
        self.gender = ""

    # 元素开始调用
    def startElement(self, tag, attributes):
        self.CurrentData = tag
        if tag == "student":
            stu_name = attributes["name"]
            print("stu_name:", stu_name)

    # 元素结束调用
    def endElement(self, tag):
        if self.CurrentData == "id":
            print("id:", self.id)
        elif self.CurrentData == "name":
            print("name:", self.name)
        elif self.CurrentData == "age":
            print("age:", self.age)
        elif self.CurrentData == "gender":
            print("gender:", self.gender)
        self.CurrentData = ""

    # 读取字符时调用
    def characters(self, content):
        if self.CurrentData == "id":
            self.id = content
        elif self.CurrentData == "name":
            self.name = content
        elif self.CurrentData == "age":
            self.age = content
        elif self.CurrentData == "gender":
            self.gender = content

if (__name__ == "__main__"):
    # 创建 XMLReader
    parser = xml.sax.make_parser()
    # 关闭命名空间
    parser.setFeature(xml.sax.handler.feature_namespaces, 0)
    # 重写 ContextHandler
    Handler = StudentHandler()
    parser.setContentHandler(Handler)
    parser.parse("test.xml")

输出结果:

stu_name: stu
id: 1001
name: 张三
age: 22
gender: 男
stu_name: stu
id: 1002
name: 李四
age: 21
gender: 女

ElementTree 方式解析

Python 提供了两种 ElementTree 的实现方式。一个是纯 Python 实现的 xml.etree.ElementTree,另一个是 C 语言实现 xml.etree.cElementTree,使用 C 语言实现的方式速度更快且内存消耗更少。Python3.3 之后,ElemenTree 模块会自动优先使用 C 加速器,如果不存在 C 实现,则会使用 Python 实现。因此,使用 Python3.3+ 时,只需要 import xml.etree.ElementTree 即可。下面看一下示例。

import xml.etree.ElementTree as ET

tree = ET.parse("test.xml")
# 根节点
root = tree.getroot()
# 标签名
print('root_tag:',root.tag)
for stu in root:
    # 属性值
    print ("stu_name:", stu.attrib["name"])
    # 标签中内容
    print ("id:", stu[0].text)
    print ("name:", stu[1].text)
    print("age:", stu[2].text)
    print("gender:", stu[3].text)

输出结果:

root_tag: list
stu_name: stu
id: 1001
name: 张三
age: 22
gender: 男
stu_name: stu
id: 1002
name: 李四
age: 21
gender: 女

总结

本文介绍和演示了 Python 三种 XML 解析方式,对 Python 工程师使用 Python 解析 XML 提供了支撑。

示例代码:https://github.com/JustDoPython/python-100-day

参考

https://baike.baidu.com/item/%E5%8F%AF%E6%89%A9%E5%B1%95%E6%A0%87%E8%AE%B0%E8%AF%AD%E8%A8%80/2885849?fromtitle=xml&fromid=86251&fr=aladdin

https://www.runoob.com/python3/python3-xml-processing.html


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