postgresql全文检索语法

第1章    全文检索语法

1.1 概述

查询引擎为文本数据类型提供~, ~*, LIKE和ILIKE操作符，并提供全文检索以识别自然语言文档，并通过相关性查询进行排序。查询引擎提供两种数据类型用于支持全文检索，即tsvector类型与tsquery类型。

1.2 文档(tsvector)类型

对于tsvector类型，表示一个检索单元，通常是一个数据库表中一行的文本字段，或者这些字段的可能组合（级联），也可能存储在多个表中或者动态地获得，它的值是一个无重复值的lexemes排序列表，即一些同一个词的不同变种的标准化，在输入的同时会自动排序和消除重复。to_tsvector函数通常用于解析和标准化文档字符串。

一个tsvector的值是唯一分词的分类列表，把一话一句词格式化为不同的词条，在进行分词处理的时候tsvector会自动去掉分词中重复的词条，按照一定的顺序装入。例如

SELECT 'a fat cat sat on a mat and atea fat rat'::tsvector;

           tsvector                     

----------------------------------------------------

 'a' 'and' 'ate' 'cat' 'fat' 'mat' 'on' 'rat''sat'

 

从上面的例子可以看出 ，通过tsvector把一个字符串按照空格进行分词，分词的顺序是按照长短和字母来排序的。但是某些时候，为了让词条中包含空格或者符号，就需要对其使用引号。

SELECT $$the lexeme '    ' contains spaces$$::tsvector;

            tsvector                 

-------------------------------------------

 '    ''contains' 'lexeme' 'spaces' 'the'

为了使用引号，可以使用双$$符号来避免混淆。并且词条位置常量可以附属于每个词条,例如：

SELECT 'a:1 fat:2 cat:3 sat:4 on:5 a:6mat:7 and:8 ate:9 a:10 fat:11 rat:12'::tsvector;

                tsvector                                    

-------------------------------------------------------------------------------

 'a':1,6,10 'and':8 'ate':9 'cat':3 'fat':2,11'mat':7 'on':5 'rat':12 'sat':4

理解tsvector类型是很重要的,不能只关注标准的应用.例如

select 'The Fat Rats'::tsvector;

     tsvector     

--------------------

 'Fat' 'Rats' 'The'

但是对于英文全文检索应用来说,上面的句子就是非标准化的,但是tsvector是不会知道的,为处理加工的文本应该通过使用to_tsvector函数来是之规格化,标注化的应用于搜索.

SELECT to_tsvector('english', 'The Fat Rats');  

   to_tsvector  

-----------------

 'fat':2 'rat':3

1.3查询(tsquery)类型

对于tsquery类型，表示一个检索条件，存储用于检索的词汇，并且使用布尔操作符&(AND)，|(OR)和!(NOT) 来组合它们，括号用来强调操作符的分组。与tsvector一样，任何单词必须在转换为tsquery类型前规范化。to_tsquery函数及plainto_tsquery函数可以方便的用来执行规范化。

SELECT 'fat & rat'::tsquery;

 tsquery   

---------------

 'fat' & 'rat'

 

SELECT 'fat & (rat | cat)'::tsquery;

    tsquery         

---------------------------

 'fat' & ( 'rat' | 'cat' )

 

SELECT to_tsquery('english', 'fat & rat'); 

  to_tsquery  

---------------

 'fat' & 'rat'

 

to_tsquery函数在处理查询文本的时候，查询文本的单个词之间要使用逻辑操作符（& (AND), | (OR) and ! (NOT)）连接（或者使用括号）。例如

SELECT to_tsquery('english', 'Fat Rats');

 

如果要使执行上面的操作，就会报语法错误。然而plainto_tsquery函数却可以提供一个标准的tsquery，如上面的例子，plainto_tsquery会自动加上逻辑&操作符。

SELECT plainto_tsquery('english','Fat  Rats');

plainto_tsquery 

-----------------

 'fat' & 'rat'

 

但是plainto_tsquery函数不能够识别逻辑操作符和权重标记。

SELECTplainto_tsquery('english','The Fat & Rats:C');

plainto_tsquery   

---------------------

 'fat'& 'rat' & 'c'

1.4检索表

查询引擎的全文检索基于匹配算子@@，如果一个tsvector与一个tsquery匹配，则返回true。在不使用索引的情况下也是可以进行全文检索的,一个简单查询,显示出title从所有body字段中包含friend的每一行：

SELECT title

FROM web

WHERE to_tsvector('english', body) @@ to_tsquery('english','friend');

其中to_tsvector和to_tsquery中第一个参数用于指定全文检索的分词语言设置，一般可省略，语句如下：

SELECT title

FROM web

WHERE to_tsvector(body) @@ to_tsquery('friend');

1.5创建索引

gist 和 gin的索引类型，这两种索引都能用在提高全文检索的速度，注意全文检索不一定非要使用索引，但是当一个字段被固定规律搜索时，使用索引将会有很好的效果。创建gist 索引字段的类型可以是 tsvector 或者 tsquery。创建gin 索引字段的类型必须是tsvector

 

CREATE INDEX web_idx ON web USING gin(to_tsvector('english', body));

创建索引可以有多种方式.索引的创建甚至可以连接两个列: 

CREATE INDEX web_idx ON web USING gin(to_tsvector('english', title ||body));

另外的一种方式是创建一个单独的 tsvector列,然后使用to_tsvector函数把需要索引字段的数据联合在一起，比如列title和body，并且使用函数coalesce来确保字段为NULL的可以建立索引。如下：

ALTER TABLE web ADD COLUMN textsearchable_index_col tsvector;
UPDATE web SET textsearchable_index_col =
     to_tsvector('english', coalesce(title,'') ||coalesce(body,''));

然后，就可以创建倒排的索引

CREATE INDEX textsearch_idx ON web USING gin(textsearchable_index_col);

索引创建完毕，就可以使用全文检索了。

SELECT title

FROM web

WHERE textsearchable_index_col @@ to_tsquery('create& table')

ORDER BY last_mod_date DESC LIMIT 10;

1.6权重匹配(Weight)

提供一个函数setweight，使用这个函数要引入一个概念，这个概念就是权重weight，什么是权重，字面上解释就是权衡一下哪个更重要，也就是说哪个更侧重一些。可以通过函数setweight来设置权重，switf提供了四个权重级别A，B，C，D，级别类型用来标记他们来自于文档中的不同部分，例如title和body。查询结果的关注度可以使用这个权重级别。如：

UPDATE tt SET ti =

   setweight(to_tsvector(coalesce(title,'')), 'A')    ||

   setweight(to_tsvector(coalesce(keyword,'')), 'B')  ||

   setweight(to_tsvector(coalesce(abstract,'')), 'C') ||

   setweight(to_tsvector(coalesce(body,'')), 'D');

 

 

在搜索中tsquery中可以使用权重（weight）,在搜索词条中附加权重，查询的结果就是在这个权重范围的了。

SELECT to_tsquery('english', 'Fat | Rats:AB');

    to_tsquery   

------------------

   'fat' | 'rat':AB

 

1.7相关(Ranking)查询

相关度试图衡量哪一个文档是检索中最关注的，所以当有很多匹配时，最相关的一个则最先显示。查询引擎提供了两个预定义的相关函数（ts_rank和rs_rank_cd），考虑了查询词在文档中出现的频率，术语在文档中的紧密程度，以及它们在文档中的部分的重要性。

 

这两个函数的语法是

ts_rank([ weights float4[], ] vectortsvector, query tsquery [, normalization integer ]) returns float4

 

ts_rank_cd([ weights float4[], ] vectortsvector, query tsquery [, normalization integer ]) returns float4

两个函数的第一个参数都是 权重(weight)，在前面已经讲了权重的概念。

参数的格式为 {D-weight, C-weight, B-weight, A-weight} ，在使用函数的时候没有指定这个参数，默认指定参数为：{0.1, 0.2, 0.4, 1.0}

vector tsvector表示分词的位置

query tsquery 表示查询关键词的位置

因为一个长文档有更大的几率包含检索的关键词，我们认为一个包含100词的文档有5个关键词，比一个包含1000个词的文档有五个关键词更相关。所以这里用最后一个参数来表示文档长度对得分的影响，你可以指定一个或者多个例如（2|4）。这些参数的定义

0 (the default) ignores the documentlength 

表示跟长度大小没有关系

1 divides the rank by 1 + the logarithmof the document length 

表示参数 关注度（rank）除以 文档长度的对数+1

2 divides the rank by the documentlength 

表示 关注度 除以 文档的长度

4 divides the rank by the mean harmonicdistance between extents (this is implemented only by ts_rank_cd) 

表示 关注度 除以 文档长度的平均值，只能使用函数ts_rank_cd.

8 divides the rank by the number ofunique words in document 

表示 关注度 除以 文档中 唯一分词的数量

16 divides the rank by 1 + thelogarithm of the number of unique words in document 

表示关注度 除以 唯一分词数量的对数+1

32 divides the rank by itself + 1 

表示 关注度 除以 本身+1

 

下面是返回得分最高的前10项的例子

SELECT title, ts_rank_cd(textsearch, query) AS rank

FROM apod, to_tsquery('neutrino|(dark & matter)') query

WHERE query @@ textsearch

ORDER BY rank DESC

LIMIT 10;

                    title                     |   rank

-----------------------------------------------+----------

 Neutrinos in the Sun                           |      3.1

 The Sudbury NeutrinoDetector                 |     2.4

 A MACHO View of Galactic DarkMatter         |  2.01317

 Hot Gas and Dark Matter                      |  1.91171

 The Virgo Cluster: Hot Plasmaand Dark Matter       |  1.90953

 Rafting for SolarNeutrinos                      |     1.9

 NGC 4650A: Strange Galaxy andDark Matter     |  1.85774

 Hot Gas and Dark Matter                      |   1.6123

 Ice Fishing for CosmicNeutrinos                  |     1.6

 Weak Lensing Distorts theUniverse                | 0.818218

 

 这是相同的例子使用规范化的排名

SELECT title,ts_rank_cd(textsearch, query, 32 /* rank/(rank+1) */ ) AS rank

FROM apod,to_tsquery('neutrino|(dark & matter)') query

WHERE  query @@ textsearch

ORDER BY rank DESC

LIMIT 10;

                     title                     |        rank

-----------------------------------------------+-------------------

 Neutrinos in the Sun                          | 0.756097569485493

 The Sudbury Neutrino Detector                 | 0.705882361190954

 A MACHO View of Galactic Dark Matter          | 0.668123210574724

 Hot Gas and Dark Matter                       |  0.65655958650282

 The Virgo Cluster: Hot Plasma and Dark Matter| 0.656301290640973

 Rafting for Solar Neutrinos                   | 0.655172410958162

 NGC 4650A: Strange Galaxy and Dark Matter     | 0.650072921219637

 Hot Gas and Dark Matter                       | 0.617195790024749

 Ice Fishing for Cosmic Neutrinos              | 0.615384618911517

 Weak Lensing Distorts the Universe            | 0.450010798361481

 

1.8索引统计函数

ts_stat(sqlquery text,[ weights text, ] OUT word text, OUT ndoc integer, OUT nentry integer)

返回的是统计的纪录

word text — 索引中的词条

ndoc integer — 词条在索引中出现的次数

nentry integer — 词条在文档中出现的总次数

例如：

SELECT * FROMts_stat('SELECT tsv FROM messages')

ORDER BY nentry DESC,ndoc DESC, word

LIMIT 10;

查询的结果为

  word    ndoc  nentry

  test    2      3

  title   2      2

  test    1      2

  body    1      1

上面可以看到，通过ts_stat函数就可以看到索引列中的分词的情况。

1.9 屏蔽词(Stop Words)

stop words 是一个很普遍并且在每个文档中几乎都能出现的的词，并且这个词没有实际的意义，因此在全文检索的文档中这些词将被忽略。例如英文文本内容中单词 像 a 和like，他们不需要存储在索引中，但是他会影响词所在文档的位置。

SELECT to_tsvector('english','in the list of stopwords');

       to_tsvector

----------------------------

 'list':3'stop':5 'word':6

 

并且相关度的计算与是否存在stopwords是十分不同的,如:

SELECT ts_rank_cd (to_tsvector('english','in thelist of stop words'), to_tsquery('list & stop'));

 ts_rank_cd

------------

       0.05

 

SELECT ts_rank_cd (to_tsvector('english','list stopwords'), to_tsquery('list & stop'));

 ts_rank_cd

------------

        0.1

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