全文检索基本原理

1. 数据分类

1.1 结构化数据

指具有固定格式或有限长度的数据,如数据库、元数据等。

针对结构化数据的搜索,例如数据库,可以使用SQL语句。再如对元数据的搜索,例如windows中对文件名、类型和修改时间进行搜索等。

对结构化的数据,可以使用搜索算法按照结构较快地进行检索。

1.2  非结构化数据(全文数据)

指不定长或没有固定格式的数据,例如邮件、word文档等。

对非结构化数据的搜索,例如windows中对文件内容的搜索、Linux中grep命令,以及使用Google或百度来搜索内容都属于对全文数据的搜索。

对非结构化数据,由于没有特定结构,因此在数据量比较小时,可以使用顺序扫描法,一个文件一个文件地找,找到包含检索字符串的文件。如windows文件搜索,Linux中grep命令。这样的方法对于数据量较小时比较直接,但是对于数据量较大的文件检索效率较低。

如果数据量较大,就需要用到全文检索算法。

2. 全文检索

将非结构化数据按照规则提取信息,重新组织,使其有一定结构(建立倒排索引),对有一定结构的数据利用搜索算法加快检索速度。例如字典中将拼音作为索引进行排序。

全文检索的实现简单分两步:建立索引(indexing)和根据索引搜索(search)。

2.1 建立索引

分词:将文档内容传递给分词组件,分组组件根据标点符号和停词进行分词,将文档分为一个一个单独的单词,经过分词后得到的结果称为词元(Token)。

语言处理:将得到的词元传给语言处理组件进行语言处理,语言处理组件处理后的结果称为词(Term)。

建立倒排:将语言处理后得到的词,传递个indexing模块,建立从词到文档的倒排表。

2.2 搜索

输入处理:用户输入查询语句(有一定语法:AND/OR/NOT);对查询语句进行词法分析,语法分析,语言处理,得到查询词。

搜索索引:从倒排表中获取文档拉链,根据查询语法执行交并差运算,得到最终文档拉链。

相关性计算:找到关键词,并计算关键词对当前文档的权重,权重越大的单词在计算文档的相关性中作用越大。

相关性排序:根据词的权重来进行结果排序。

3. lucene简介

Lucene是apache软件基金会发布的一个开放源代码的全文检索引擎工具包,它是一个全文检索引擎的架构,提供了完整的创建索引和查询索引,以及部分文本分析的引擎。

目前主流的搜索系统Elasticsearch和solr都是基于lucene的索引和搜索能力进行

3.1 基本数据模型

Index:索引,由很多的Document组成。

Document:由很多的Field组成,是Index和Search的最小单位。

Field:由很多的Term组成,包括Field Name和Field Value。

Term:由很多的字节组成。一般将Text类型的Field Value分词之后的每个最小单元叫做Term。

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