es打分机制

博客主要介绍基于Lucene的倒排索引算法,涉及信息技术领域中索引构建的相关内容,倒排索引是一种重要的数据结构和算法,在信息检索等方面有广泛应用。

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基于Lucene的倒排索引算法

Elasticsearch 是一个基于 Lucene 的分布式、RESTful 搜索和分析引擎,其核心检索机制围绕**倒排索引(Inverted Index)**和**分布式查询处理**展开。以下是其检索机制和使用方法的详细说明: --- ### **1. Elasticsearch 检索机制** #### **(1)倒排索引(Inverted Index)** - **核心原理**: - 将文档(Document)拆分为**词项(Term)**,并记录每个词项出现在哪些文档中(类似字典的“词→文档列表”映射)。 - 例如:文档1包含“苹果 香蕉”,文档2包含“苹果 橙子”,倒排索引为: ``` 苹果 → [文档1, 文档2] 香蕉 → [文档1] 橙子 → [文档2] ``` - **优势**: - 快速定位包含特定词项的文档,避免全表扫描。 - 支持高效布尔查询(AND/OR/NOT)。 #### **(2)分布式查询处理** - **分片(Shard)**: - 索引(Index)被划分为多个分片(默认5个主分片),分布在集群的不同节点上。 - 查询时,协调节点(Coordinating Node)将请求广播到所有相关分片,并行处理后合并结果。 - **流程**: 1. 用户发送查询请求到任意节点(协调节点)。 2. 协调节点确定查询涉及的分片,并转发请求。 3. 各分片本地执行查询,返回结果(含文档ID和评分)。 4. 协调节点合并结果,按相关性排序后返回。 #### **(3)相关性评分(TF-IDF & BM25)** - **TF-IDF**: - 词频(TF):词项在文档中出现的频率。 - 逆文档频率(IDF):词项在所有文档中的稀有程度(常见词权重低)。 - **BM25(默认算法)**: - 改进TF-IDF,考虑文档长度、词项频率饱和度等因素,评分更精准。 - **示例**: - 查询“苹果 手机”时,同时包含两个词的文档评分更高。 #### **(4)实时性与近实时(NRT)** - **倒排索引不可变**: - 新增文档写入新索引段(Segment),定期合并(Merge)到主索引。 - **近实时(NRT)**: - 文档写入后约1秒可被搜索(通过`refresh_interval`配置,默认1秒)。 - 完全持久化需`flush`操作(将内存数据刷到磁盘)。 --- ### **2. Elasticsearch 使用方法** #### **(1)基础操作** ##### **① 索引文档** ```json PUT /products/_doc/1 { "name": "iPhone 13", "price": 799, "description": "高性能智能手机", "tags": ["苹果", "手机"] } ``` - **说明**: - `products`:索引名(类似数据库表)。 - `_doc`:类型(7.x+版本默认单类型)。 - `1`:文档ID(可省略,自动生成)。 ##### **② 简单查询** ```json GET /products/_search { "query": { "match": { "name": "iPhone" } } } ``` - **返回结果**: ```json { "hits": { "hits": [ { "_id": "1", "_score": 0.2876821, // BM25评分 "_source": { "name": "iPhone 13", "price": 799 } } ] } } ``` ##### **③ 布尔查询(AND/OR/NOT)** ```json GET /products/_search { "query": { "bool": { "must": [ { "match": { "tags": "苹果" } } ], "filter": [ { "range": { "price": { "lte": 1000 } } } // 价格≤1000 ] } } } ``` #### **(2)高级功能** ##### **① 全文检索(分析文本)** - **分词器(Analyzer)**: - 默认使用`standard`分词器(按空格分词,小写化)。 - 自定义分词器示例: ```json PUT /my_index { "settings": { "analysis": { "analyzer": { "my_analyzer": { "type": "custom", "tokenizer": "standard", "filter": ["lowercase", "asciifolding"] // 小写+去除重音 } } } } } ``` ##### **② 聚合查询(Aggregation)** ```json GET /products/_search { "size": 0, // 不返回文档,仅聚合结果 "aggs": { "avg_price": { "avg": { "field": "price" } }, "tags_count": { "terms": { "field": "tags.keyword" } // 对精确值聚合 } } } ``` - **结果**: ```json { "aggregations": { "avg_price": { "value": 799 }, "tags_count": { "buckets": [ { "key": "苹果", "doc_count": 1 }, { "key": "手机", "doc_count": 1 } ] } } } ``` ##### **③ 高亮显示(Highlight)** ```json GET /products/_search { "query": { "match": { "description": "智能" } }, "highlight": { "fields": { "description": {} } } } ``` - **返回结果**: ```json { "hits": { "hits": [ { "_source
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