使用Whoosh构建自己的搜索引擎、whoosh和jieba实现中文全文检索

whoosh 是一个纯python实现的全文搜索引擎,它小巧轻便,安装简单,设计上参考了 Lucene ,性能上虽有欠缺,但贵在方便,无需复杂安装,对于构建小型网站的搜索引擎来说,是一个不错的选择。

1. 快速入门
whoosh 可以使用pip进行安装

pip install whoosh
现在通过官网的例子,快速体验

from whoosh.index import create_in
from whoosh.fields import *
​
# 构建索引
schema = Schema(title=TEXT(stored=True), path=ID(stored=True), content=TEXT)
ix = create_in("indexdir", schema)
writer = ix.writer()
writer.add_document(title=u"First document", path=u"/a",content=u"This is the first document we've added!")
writer.add_document(title=u"Second document", path=u"/b", content=u"The second one is even more interesting!")
writer.commit()
​
# 搜索
from whoosh.qparser import QueryParser
with ix.searcher() as searcher:
    query = QueryParser("content", ix.schema).parse("first")
    results = searcher.search(query)
    print(results[0])
程序最终输出结果为

<Hit {'path': '/a', 'title': 'First document'}>
官网上的例子,我没有做任何修改,只是添加了两行注释。整个程序分为两部分,第一部分是构建索引的过程,第二部分是搜索的过程。

2. 构建索引
2.1 倒排索引
搜索引擎的关键技术是建立倒排索引,倒排索引记录了哪些文档中包含了某个单词,比如 “酷python” 这个词出现在了你正在看的这篇文章中,假设这篇文章的编号是111, 那么索引中就会记录一条 酷python:111的记录。当你搜索 酷python 这个词的时候,搜索引擎从倒排索引中找到 酷python所对应的文档,如果有多个,搜索引擎则计算文档与搜索词的相关性,并根据相关性进行排序返回给你结果。

2.2 分词
我们在搜索时,所搜索的关键词可能是一个句子,文档里那么多内容,但索引只记录词与文档编号之间的映射关系,因此,不论是构建索引还是根据关键词进行搜索,都得进行分词。对于英语文档,分词是一件简单的事情,因为英语的句子是由若干个单次组成的。而中文的分词则相对复杂,因为我们的词是由单个汉字组成的,而词与词之间是没有空格这种明显的分界的,具体哪几个汉字组成一个词,要看所处的语境,比如 “ 军任命了一名中将 ”, 这里中将就是一个词,但在句子“ 产量三年中将增长两倍 ”, 中将 就不再是一个词。

但你大可不必担心,因为现在的中文分词技术已经非常成熟了,开源库jieba可以满足你绝大部分需求。

2.3 索引模式
现在要为100篇文章构建索引,一篇文章的信息可能包括 文章标题,内容,作者,在构建索引的时候,你需要定义索引模式,就如同定义一张mysql里的表,你需要指出需要存储哪些字段,以及这些字段的类型

from whoosh.fields import TEXT, SchemaClass
from jieba.analyse import ChineseAnalyzer
​
​
analyzer = ChineseAnalyzer()
class ArticleSchema(SchemaClass):
    title = TEXT(stored=True, analyzer=analyzer)
    content = TEXT(stored=True, analyzer=analyzer)
    author = TEXT(stored=True, analyzer=analyzer)
与官网中的例子不同,我通过继承SchemaClass 来实现一个新的类,以此定义索引模式。而且我设置了analyzer 为ChineseAnalyzer, 这样whoosh就可以支持中文索引了,analyzer会对文档中的中文进行分词。

2.4 添加文档
schema = ArticleSchema()
ix = create_in("indexdir", schema, indexname='article_index')
writer = ix.writer()
writer.add_document(title="登鹳雀楼", author="王之涣",content="白日依山尽,黄河入海流,欲穷千里目,更上一层楼")
writer.add_document(title="登高", author="杜甫", content="风急天高猿啸哀,渚清沙白鸟飞回")
writer.add_document(title="胡乱写的", author="黄河恋", content="展示效果")
writer.commit()
create_in 会创建一个名为indexdir 的文件夹,添加文档时,一定要根据你所定义的索引模式进行添加,这样就创建好了索引,添加文档的过程,就如同向mysql的表里写入数据。

3. 搜索
搜索的过程,需要使用open_dir函数打开索引文件,创建Searcher 对象

from whoosh.qparser import QueryParser
from whoosh.index import open_dir
​
ix = open_dir("indexdir", indexname='article_index')
with ix.searcher() as searcher:
    query = QueryParser("content", ix.schema).parse("黄河")
    results = searcher.search(query)
    print(results[0])
程序输出结果

<Hit {'author': '王之涣', 'content': '白日依山尽,黄河入海流,欲穷千里目,更上一层楼', 'title': '登鹳雀楼'}>
3.1 高亮显示
我们在百度搜索引擎搜索关键词所得到的结果,那些与关键词匹配的部分会被高亮显示,这样方便用户查看内容,这个功能,whoosh同样支持

with ix.searcher() as searcher:
    query = QueryParser("content", ix.schema).parse("黄河")
    results = searcher.search(query)
    data = results[0]
    text = data.highlights("content")
    print(text)
程序输出结果为

白日依山尽,<b class="match term0">黄河</b>入海流,欲穷千里目
在html文件中,你可以自己来定义match 和 term0 的样式。



3.2 多个字段同时搜索
对多个字段同时搜索,需要使用MultifieldParser

from whoosh.qparser import QueryParser, MultifieldParser
from whoosh.index import open_dir
​
ix = open_dir("indexdir", indexname='article_index')
with ix.searcher() as searcher:
    query = MultifieldParser(["content", 'author'], ix.schema).parse("黄河")
    results = searcher.search(query)
    for data in results:
        print(data)
content中有黄河,或者author有黄河的文档,都可以被搜索出来,程序输出结果

<Hit {'author': '黄河恋', 'content': '展示效果', 'title': '胡乱写的'}>
<Hit {'author': '王之涣', 'content': '白日依山尽,黄河入海流,欲穷千里目,更上一层楼', 'title': '登鹳雀楼'}>
3.3 多个关键词同时搜索
如果你所搜索的内容并不仅仅是一个关键词,而是多个,或者你搜索的是一个句子,搜索引擎会把你的句子进行分词,得到若干个词,这些词作为条件进行搜索,只有被搜索的字段同时满足这些关键词时,才能得到搜索结果,比如下面的搜索

query = MultifieldParser(["content", 'author'], ix.schema).parse("黄河 杜甫")
这个搜索条件不会得到任何结果,原因在于搜索条件等价于

((content:黄河 OR author:黄河) AND (content:杜甫 OR author:杜甫))
被搜索的字段中,比如同时包含黄河与杜甫。如果你希望这些关键词之间是或的关系,那么需要你自己来构建搜索条件

from whoosh.qparser import QueryParser, MultifieldParser
from whoosh.index import open_dir
from whoosh.query import compound, Term
​
ix = open_dir("indexdir", indexname='article_index')
with ix.searcher() as searcher:
    author_query = [Term('author', '黄河'), Term('author', '杜甫')]
    content_query = [Term('content', '黄河'), Term('content', '杜甫')]
    query = compound.Or([compound.Or(author_query), compound.Or(content_query)])
    print(query)
    results = searcher.search(query)
    for data in results:
        print(data)
三个文档都会被搜索到, 如果你搜索的是一个句子,那么你可以使用analyzer 对整个句子进行分词,然后构造搜索条件,我所说的analyzer就是 analyzer = ChineseAnalyzer() 语句创建的对象。

3.4 分页搜索
如果搜索结果太多,那么你需要分页查询

results = searcher.search_page(query, 1)    # 搜索第1页,默认每页10个结果
    print(results.total)   # 搜索到的文档总量,帮助你进行分页
你获取的是第一页的搜索结果,但results.total 会告诉你搜索结果一共有多少条,这样,你就知道该搜索多少页的数据了。
whoosh和jieba实现中文全文检索
截止目前(2018-8-5),Whoosh 项目已经整整一年没有更新(最后提交于 2017-07-16),作者可能已经弃坑。

简介
Whoosh 是一个纯 Python 实现的全文检索引擎,虽然不如 Elasticsearch,但好处是纯 Python 实现易于集成,在小项目中应用广泛。

Whoosh 自带的分词器不支持中文分词。jieba 是一个中文分词组件,实现了一个供 Whoosh 调用的中文分词器。两者结合使用即可以实现中文全文检索。

快速上手
环境准备
1
2
pip3 install jieba
pip3 install whoosh
简单示例
输出结果:


{'content': '这是我们增加的第一篇文档', 'title': '第一篇文档'}
第一篇<b class="match term0">文档</b>
0.5945348918918356
创建 Schema
使用 Whoosh 进行检索需要创建索引对象(index object),而索引对象的结构由 Schema 定义。

Schema 会列出索引对象的字段(field),字段是文档(document)中的一条信息,例如标题或者文本内容。字段可以通过参数,设置是否被搜索,是否在搜索结果中与被索引的字段一起返回。

类比 SQL 数据库表:

Whoosh 索引	SQL 数据库表
Schema	表结构
field 字段	字段 field
document 文档	记录 record
索引对象	整个表
举个例子:

from whoosh.fields import TEXT, Schema
from jieba.analyse import ChineseAnalyzer

schema = Schema(
    title=TEXT(stored=True, analyzer=ChineseAnalyzer()),
    id=ID(stored=True),
    content=TEXT(stored=True),
)
上面的代码创建了一个 Schema,由 title、id 和 content 三个 filed 组成。title 和 content 的类型为 TEXT,id 的类型为 ID。

Whoosh 中为 field 预定义了以下类型:

whoosh.fields.TEXT 用于正文。默认使用 whoosh.analysis.StandardAnalyzer 分词并索引,但不在检索结果中返回。 analyzer 参数指定分词器,stored 参数指定是否在检索结果中返回,phrase 参数指定是否允许分词检索。
whoosh.fields.KEYWORD 用于以空格或逗号分隔的关键字。默认索引,不在检索结果中返回,不能分词。
whoosh.fields.ID 用于日期、路径、URL,分类等等。字段的值作为整体被索引,默认不返回,不能分词。
whoosh.fields.STORED 用于在检索结果中展示的信息。不会被索引且无法检索,会在检索结果中返回。
whoosh.fields.NUMERIC 用于数字,可以存储整数或浮点数。
whoosh.fields.DATETIME 用于 datetime 对象。
whoosh.fields.BOOLEAN 用于布尔值。
其中 TEXT 和 ID 比较常用。

创建索引
有了 Schema 之后,就可以通过 Schema 创建索引。Whoosh 的索引使用文件存储,创建时传入目录名,索引文件就会存储在该目录下。

from whoosh.index import create_in, exists_in

indexdir = "indexdir/"
if not os.path.exists(indexdir):
    os.mkdir(indexdir)
if not exists_in(indexdir):
    ix = create_in(indexdir, schema)
exists_in 返回目录下是否存在索引,create_in 创建索引。如果在一个已经存在索引文件的目录下调用 create_in 创建索引,原索引会丢失。

exists_in 和 create_in 函数都可以传入 indexname 参数,指定创建的索引名称。

添加文档
有了索引对象后,就可以添加文档数据到索引中。

首先,获取索引对象:

from whoosh.index import open_dir

ix = index.open_dir(indexdir)
open_dir 函数用于从指定目录中获取索引对象,该函数也可以传入 indexname 参数指定索引名称。

通过索引对象新建一个 IndexWriter 对象,该对象会锁住索引以进行写入,保证同时只有一个进程/线程进行写操作。

writer = ix.writer()
通过该 IndexWriter 对象的 add_document 方法添加 document,该方法接受关键字参数,与 Schema 定义保持一致。

writer.add_document(
    title="第一篇文档",
    path="/a",
    content="这是我们增加的第一篇文档"
)
所有 docment 添加完成后,调用 commit 方法写入索引。

writer.commit()
检索结果
首先通过索引对象创建一个 Searcher 对象,该对象使用完成后应该被关闭,可以使用 Python 中的 with 语法。
with ix.searcher() as searcher:
    # 查询操作
    pass
可以直接使用 find 方法进行检索:
with ix.searcher() as searcher:
    results = searcher.find("title", "文档")
或者先构造 QueryParser 对象,再使用 search 方法检索:
from whoosh.qparser import QueryParser

qp = QueryParser("content", schema=myindex.schema)
q = qp.parse(u"hello world")

with ix.searcher() as s:
    results = s.search(q)
search 方法可以使用 limit 参数指定返回结果的个数:

1
results = s.search(q, limit=20)
search_page 方法可以分页返回结果,默认每页 10 条结果,可以通过参数设置:
# 每页20条结果,返回第 5 页的结果
results = s.search_page(q, 5, pagelen=20)
查询结果 results 对象类似 list,使用索引可以访问单个结果。
result = results[0]
单个结果的 score 属性可以得到对该 document 的权重评分,highlights 方法可以对指定 field 中的检索词进行高亮(加 b 标签)。
result.score
result.highlights("title")

https://mrchi.cc/posts/7c3a9/
https://zhuanlan.zhihu.com/p/172348363

上一篇:我做到了!《斗罗大陆》人物关系可视化


下一篇:从产品名称中 分离出产品类别 对长字符串的处理