索引和搜索流程图
绿色表示索引过程,对要搜索的原始内容进行索引构建一个索引库,索引过程包括:
- 确定原始内容(即要搜索的内容)-->采集文档-->创建文档-->分析文档-->索引文档
红色表示搜索过程,从索引库中搜索内容,搜索过程包括:
- 用户通过搜索界面-->创建查询-->执行搜索,从索引库搜索-->渲染搜索结果
创建索引
对文档索引的过程,将用户要搜索的文档内容进行索引,索引存储在索引库(index)中。
这里我们要搜索的文档是磁盘上的文本文件,根据案例描述:凡是文件名或文件内容包括关键字的文件都要找出来,这里要对文件名和文件内容创建索引。
1)获得原始文档
原始文档是指要索引和搜索的内容。原始内容包括互联网上的网页、数据库中的数据、磁盘上的文件等。
2)创建文档对象
获取原始内容的目的是为了索引,在索引前需要将原始内容创建成文档(Document
),文档中包括一个一个的域(Field
),域中存储内容。
这里我们可以将磁盘上的一个文件当成一个document
,Documen
t中包括一些Field
(file_name
文件名称、file_path
文件路径、file_size
文件大小、file_content
文件内容),如下图:
注意:每个Document
可以有多个Field
,不同的Document
可以有不同的Field
,同一个Document
可以有相同的Field
(域名和域值都相同)
每个文档都有一个唯一的编号,就是文档id
。
3)分析文档
将原始内容创建为包含域(Field
)的文档(document
),需要再对域中的内容进行分析,分析的过程是经过对原始文档提取单词、将字母转为小写、去除标点符号、去除停用词等过程生成最终的语汇单元,可以将语汇单元理解为一个一个的单词。
比如下边的文档经过分析如下:
原文档内容:
Lucene is a Java full-text search engine. Lucene is not a complete application, but rather a code library and API that can easily be used to add search capabilities to applications.
分析后得到的语汇单元:
lucene、java、full、search、engine。。。。
每个单词叫做一个Term
,不同的域中拆分出来的相同的单词是不同的term
。term
中包含两部分一部分是文档的域名,另一部分是单词的内容。
例如:文件名中包含apache
和文件内容中包含的apache
是不同的term
。
4)创建索引
对所有文档分析得出的语汇单元进行索引,索引的目的是为了搜索,最终要实现只搜索被索引的语汇单元从而找到Document
(文档)。
注意:创建索引是对语汇单元索引,通过词语找文档,这种索引的结构叫倒排索引结构。
传统方法是根据文件找到该文件的内容,在文件内容中匹配搜索关键字,这种方法是顺序扫描方法,数据量大、搜索慢。
倒排索引结构是根据内容(词语)找文档,如下图:
倒排索引结构也叫反向索引结构,包括索引和文档两部分,索引即词汇表,它的规模较小,而文档集合较大。
查询索引
查询索引也是搜索的过程。搜索就是用户输入关键字,从索引(index
)中进行搜索的过程。根据关键字搜索索引,根据索引找到对应的文档,从而找到要搜索的内容(这里指磁盘上的文件)。
1)用户查询接口
全文检索系统提供用户搜索的界面供用户提交搜索的关键字,搜索完成展示搜索结果。
比如:
Lucene
不提供制作用户搜索界面的功能,需要根据自己的需求开发搜索界面。
2)创建查询
用户输入查询关键字执行搜索之前需要先构建一个查询对象,查询对象中可以指定查询要搜索的Field
文档域、查询关键字等,查询对象会生成具体的查询语法。
例如:
语法 fileName:lucene
表示要搜索Field
域的内容为lucene
的文档。
3)执行查询
搜索索引过程:
根据查询语法在倒排索引词典表中分别找出对应搜索词的索引,从而找到索引所链接的文档链表。
比如搜索语法为“fileName:lucene
”表示搜索出fileName
域中包含Lucene
的文档。
搜索过程就是在索引上查找域为fileName
,并且关键字为Lucene
的term
,并根据term
找到文档id
列表。
4)渲染结果
以一个友好的界面将查询结果展示给用户,用户根据搜索结果找自己想要的信息,为了帮助用户很快找到自己的结果,提供了很多展示的效果,比如搜索结果中将关键字高亮显示,百度提供的快照等。