前言

天气变化是生活中一个重要的因素，了解天气状况可以帮助我们合理安排活动和做出决策。本文介绍了如何使用Python编写一个简单的天气数据爬虫程序，通过爬取指定网站上的天气数据，并使用Matplotlib库对数据进行可视化分析。通过这个例子，我们不仅可以学习Python的相关库的使用，还可以探索天气数据的规律和趋势。

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准备工作

在开始之前，确保你已经安装了所需的Python库：requests, BeautifulSoup和Matplotlib。你可以使用pip来安装它们，命令如下：

pip install requests beautifulsoup4 matplotlib

爬取天气数据

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首先，我们需要确定要爬取的天气数据的来源。在这个例子中，我们选择了中国天气网（http://www.weather.com.cn/）上的天气数据。我们爬取了北京市的天气数据。

代码中的 get_weather_data 函数负责发送HTTP请求并解析网页内容。首先，我们使用requests库向指定的URL发送GET请求，并指定编码为utf-8。然后，我们使用BeautifulSoup库解析网页内容，并通过CSS选择器获取温度数据。最后，把温度数据存储到一个列表中，并返回该列表。

以下是爬取天气数据的步骤：

导入所需的库：

import requests
from bs4 import BeautifulSoup

定义一个get_weather_data函数，用于发送HTTP请求并解析网页内容：

def get_weather_data():
    url = 'http://www.weather.com.cn/weather/101010100.shtml'  # 北京天气预报页面的URL
    response = requests.get(url)  # 发送GET请求
    response.encoding = 'utf-8'  # 设置编码为utf-8
    soup = BeautifulSoup(response.text, 'html.parser')  # 使用BeautifulSoup解析网页内容

    temperatures = []  # 存储温度数据的列表
    temperature_elements = soup.select('.tem i')  # 使用CSS选择器获取温度数据的HTML元素
    for element in temperature_elements:
        temperatures.append(element.text)  # 提取温度数据并添加到列表中

    return temperatures  # 返回温度数据列表

调用get_weather_data函数来获取天气数据：

weather_data = get_weather_data()

可视化分析

导入所需的库：

import matplotlib.pyplot as plt

定义一个plot_weather_data函数，用于绘制折线图展示温度随时间的变化趋势：

def plot_weather_data(temperatures):
    plt.plot(temperatures)  # 绘制折线图

    plt.title('Weather Forecast')  # 设置图表标题
    plt.xlabel('Days')  # 设置X轴标签
    plt.ylabel('Temperature (°C)')  # 设置Y轴标签

    plt.show()  # 显示图表

调用plot_weather_data函数来绘制折线图：

plot_weather_data(weather_data)

完整代码

import requests  # 导入requests库，用于发送HTTP请求
from bs4 import BeautifulSoup  # 导入BeautifulSoup库，用于解析网页内容
import matplotlib.pyplot as plt  # 导入Matplotlib库，用于数据可视化


def get_weather_data():
    url = 'http://www.weather.com.cn/weather/101010100.shtml'  # 天气预报页面的URL
    response = requests.get(url)  # 发送GET请求，获取网页内容
    response.encoding = 'utf-8'  # 设置编码为utf-8，确保正确解析中文
    soup = BeautifulSoup(response.text, 'html.parser')  # 使用BeautifulSoup解析网页内容

    temperatures = []  # 存储温度数据的列表
    temperature_elements = soup.select('.tem i')  # 使用CSS选择器获取温度数据的HTML元素
    for element in temperature_elements:
        temperatures.append(element.text)  # 提取温度数据并添加到列表中

    return temperatures  # 返回温度数据列表


def plot_weather_data(temperatures):
    plt.plot(temperatures)  # 绘制折线图

    plt.title('Weather Forecast')  # 设置图表标题
    plt.xlabel('Days')  # 设置X轴标签
    plt.ylabel('Temperature (°C)')  # 设置Y轴标签

    plt.show()  # 显示图表


if __name__ == '__main__':
    weather_data = get_weather_data()  # 获取天气数据
    plot_weather_data(weather_data)  # 绘制天气数据的折线图

解释说明

导入必要的库：
- 使用import requests导入requests库，用于发送HTTP请求。
- 使用from bs4 import BeautifulSoup导入BeautifulSoup库，用于解析网页内容。
- 使用import matplotlib.pyplot as plt导入matplotlib.pyplot库，用于数据可视化。
定义get_weather_data函数：
- 定义url变量，存储天气预报页面的URL。
- 使用requests.get(url)发送GET请求，获取网页内容。
- 将编码设置为utf-8，以确保正确解析中文。
- 使用BeautifulSoup(response.text, 'html.parser')解析网页内容。
- 定义一个空列表temperatures，用于存储温度数据。
- 使用CSS选择器.tem i定位到温度数据的HTML元素。
- 遍历温度元素，将温度数据提取并添加到temperatures列表中。
- 最后返回温度数据列表。
定义plot_weather_data函数：
- 使用plt.plot(temperatures)绘制折线图，传入温度数据列表作为参数。
- 使用plt.title设置图表标题为"Weather Forecast"。
- 使用plt.xlabel设置X轴标签为"Days"。
- 使用plt.ylabel设置Y轴标签为"Temperature (°C)"。
- 使用plt.show显示图表。
在主程序中执行：
- 使用get_weather_data函数获取天气数据，并将结果存储在weather_data变量中。
- 使用plot_weather_data函数，传入天气数据列表作为参数，绘制天气数据的折线图。