Elasticsearch 是一个基于 Lucene 的分布式搜索和分析引擎,它能够快速地存储、搜索和分析大量数据。倒排索引(Inverted Index)是 Elasticsearch 和其他全文搜索引擎用来实现高效搜索的核心数据结构。
倒排索引的概念
在传统的数据库或文件系统中,我们通常使用正向索引来查找信息。例如,在一本书的目录中,章节标题对应着页码,这是一种从关键词到文档位置的映射。而倒排索引则相反,它是将文档中的每个词映射到包含这个词的所有文档列表。简单来说,倒排索引是一种从内容(词项)到其所在文档位置的映射。
倒排索引的工作原理
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文本处理:首先,Elasticsearch 会接收并解析输入的文档,这个过程包括分词(将文本分割成单独的词汇单元)、去除停用词(如“的”、“了”等常见但对搜索无帮助的词语)、词干提取(还原词的基本形式)等步骤。
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构建索引:经过上述处理后,每个文档被转换为一系列的词项。然后,Elasticsearch 会创建一个倒排索引表,其中每行代表一个唯一的词项,列出了该词项出现在哪些文档以及具体的位置信息。
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查询与匹配:当用户执行搜索时,查询同样会被处理,比如进行分词等操作。然后,Elasticsearch 会根据查询中的词项去倒排索引中查找匹配的文档,并通过一定的算法(如TF-IDF、BM25等)来计算相关性得分,最终返回给用户最相关的搜索结果。
示例
假设我们有以下两份文档:
- 文档 1: “The quick brown fox”
- 文档 2: “Jumped over the lazy dog”
经过处理后,可能形成的倒排索引如下所示:
- The: [文档1, 文档2]
- quick: [文档1]
- brown: [文档1]
- fox: [文档1]
- Jumped: [文档2]
- over: [文档2]
- lazy: [文档2]
- dog: [文档2]
如果用户搜索 “quick brown”,那么Elasticsearch 将会找到只存在于文档 1 中的相关信息,并据此提供搜索结果。
通过这种方式,倒排索引使得即使面对海量的数据集,也能够非常迅速地完成复杂的搜索请求。
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