Redrock Postgres 搜索 英文
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12.1. 简介 #

12.1.1. 什么是文档?
12.1.2. 基础文本匹配
12.1.3. 配置

全文搜索(或称为文本搜索)可以识别满足查询的自然语言文档,并可以选择按照与查询的相关性对文档排序。最常见的搜索类型是查找包含给定查询词的所有文档,并按文档与查询的相似度对文档排序。查询相似度的概念非常灵活,具体取决于具体应用。最简单的搜索将查询视为一组单词,将相似度视为文档中查询词的频率。

文本搜索运算符已在数据库中存在多年。PostgreSQL具有针对文本数据类型的~~*LIKEILIKE运算符,但它们缺少现代信息系统所需的许多基本特性

全文索引允许预处理文档,并保存索引以供以后快速搜索。预处理包括

词典允许精确控制标记的规范化方式。使用适当的词典,你可以:

提供数据类型tsvector用于存储已预处理的文档,提供数据类型tsquery用于表示已处理的查询(第 8.11 节)。这些数据类型提供了多种函数和操作符(第 9.13 节),其中最重要的是匹配操作符@@,我们将在第 12.1.2 节中介绍它。可以使用索引加快全部文本搜索(第 12.9 节)。

12.1.1. 什么是文档? #

在全文搜索系统中,文档是搜索的单元;例如,杂志文章或电子邮件消息。文本搜索引擎必须能够解析文档并存储词素(关键词)与其父文档的关联。稍后,这些关联用于搜索包含查询词的文档。

PostgreSQL 中进行搜索时,文档通常是数据库表中一行内的文本字段,或者可能是这些字段的组合(串联),这些字段可能存储在多个表中或动态获取。换句话说,文档可以从不同的部分构造出来以进行索引,它可能不会全部存储在任何地方。例如

SELECT title || ' ' ||  author || ' ' ||  abstract || ' ' || body AS document
FROM messages
WHERE mid = 12;

SELECT m.title || ' ' || m.author || ' ' || m.abstract || ' ' || d.body AS document
FROM messages m, docs d
WHERE m.mid = d.did AND m.mid = 12;

注意

实际上,在这些示例查询中,应使用 coalesce 来防止单个 NULL 属性导致 NULL 结果整个文件。

另一种可能性是将文档作为简单文本文件存储在文件系统中。在这种情况下,数据库可用于存储全文索引并执行搜索,并且可以使用一些唯一标识符从文件系统中检索文档。但是,从数据库外部检索文件需要超级用户权限或特殊功能支持,因此这通常不如将所有数据都保存在 PostgreSQL 中更方便。此外,将所有内容保存在数据库中可以轻松访问文档元数据以协助索引和显示。

出于文本搜索目的,每个文档都必须简化为预处理的 tsvector 格式。搜索和排名完全基于文档的 tsvector 表示形式—只有当选择文档以显示给用户时才需要检索原始文本。因此,我们经常将 tsvector 称为文档,但当然它只是完整文档的一个紧凑表示形式。

12.1.2. 基本文本匹配 #

PostgreSQL 中进行的全文搜索基于匹配运算符 @@,如果 tsvector(文档)与 tsquery(查询)匹配,则返回 true。 无论先写哪种数据类型都没关系

SELECT 'a fat cat sat on a mat and ate a fat rat'::tsvector @@ 'cat & rat'::tsquery;
 ?column?
----------
 t

SELECT 'fat & cow'::tsquery @@ 'a fat cat sat on a mat and ate a fat rat'::tsvector;
 ?column?
----------
 f

如上面的例子所示,tsquery 不只是原始文本,tsvector 也不是。 tsquery 包含搜索项,这些项必须已经是经过规范化的词素,并可以使用 AND、OR、NOT 和 FOLLOWED BY 运算符组合多个项。(有关语法详细信息,请参阅 第 8.11.2 节。)to_tsqueryplainto_tsqueryphraseto_tsquery 函数可用于将用户编写的文本转换成合适的 tsquery,主要是通过规范化文本中出现的单词来实现。类似地,to_tsvector 用于解析和规范化文档字符串。所以,在实践中,文本搜索匹配看起来会更像

SELECT to_tsvector('fat cats ate fat rats') @@ to_tsquery('fat & rat');
 ?column?
----------
 t

请注意,如果按如下方式编写,此匹配不会成功

SELECT 'fat cats ate fat rats'::tsvector @@ to_tsquery('fat & rat');
 ?column?
----------
 f

因为此处不会规范化单词 ratstsvector 的元素是词素,这些词素被假定已规范化,所以 rats 不匹配 rat

@@ 运算符还支持 text 输入,允许在简单情况下跳过将文本字符串显式转换为 tsvectortsquery 的操作。可用的变体有

tsvector @@ tsquery
tsquery  @@ tsvector
text @@ tsquery
text @@ text

我们已经在前面看到了前两种。text @@ tsquery 形式等效于 to_tsvector(x) @@ ytext @@ text 形式等效于 to_tsvector(x) @@ plainto_tsquery(y)

tsquery 中,&(AND)运算符指定其两个参数必须都出现在文档中才会有匹配。类似地,|(OR)运算符指定其至少一个参数必须出现,而 !(NOT)运算符指定其参数 不能 出现才有匹配。例如,查询 fat & ! rat 匹配包含 fat 但不包含 rat 的文档。

凭借 <->(FOLLOWED BY)tsquery 运算符,可以搜索短语,该运算符仅在参数匹配相邻且按指定顺序出现时才匹配。例如

SELECT to_tsvector('fatal error') @@ to_tsquery('fatal <-> error');
 ?column?
----------
 t

SELECT to_tsvector('error is not fatal') @@ to_tsquery('fatal <-> error');
 ?column?
----------
 f

FOLLOWED BY 运算符有一个更为通用的版本,形式为 <N>,其中 N 是一个整数,代表匹配词素位置之间的差异。<1><-> 相同,而 <2> 允许在匹配之间正好出现另一个词素,依此类推。phraseto_tsquery 函数利用此运算符构造一个 tsquery,当某些字词是停用词时,它可以匹配多字短语。例如

SELECT phraseto_tsquery('cats ate rats');
       phraseto_tsquery
-------------------------------
 'cat' <-> 'ate' <-> 'rat'

SELECT phraseto_tsquery('the cats ate the rats');
       phraseto_tsquery
-------------------------------
 'cat' <-> 'ate' <2> 'rat'

一个有时有用的特殊情况是,可以利用 <0> 要求两个模式匹配同一个字词。

可以使用括号来控制嵌套 tsquery 运算符。如果没有括号,| 最松散,然后是 &,然后是 <->,而 !最紧密。

值得注意的是,当 AND/OR/NOT 运算符位于 FOLLOWED BY 运算符的参数中时,它们表示的含义与未位于参数中时略有不同,因为在 FOLLOWED BY 中,匹配的确切位置非常重要。例如,通常 !x 仅匹配不包含 x 的文档。但如果!x <-> y 位于 x 之后,则它将匹配 y;文档中 x 的其他出现不会阻止匹配。另一个示例是,x & y 通常仅要求 xy 同时出现在文档中的某处,但(x & y) <-> z 要求 xy 在同一位置匹配,出现在 z 之前。因此,此查询的行为与 x <-> z & y <-> z 不同,后者将匹配包含两个单独序列 x zy z 的文档。(此特定查询按书面形式是无用功,因为 xy 无法在同一位置匹配;但对于前缀匹配模式等更加复杂的情况,此类形式的查询可能是非常有用的。)

12.1.3. 配置 #

以上都是简单的文本搜索示例。如前所述,全文搜索功能包含执行更多操作的能力:跳过某些词的索引(阻碍词),处理同义词,并使用复杂的解析,例如,解析基于不仅仅是空格。此功能受文本搜索配置控制。PostgreSQL附带许多语言的预定义配置,您可以轻松创建自己的配置。(psql's \dF命令显示所有可用的配置。)

安装过程中,将选择一个合适的配置,并且在postgresql.conf中相应地设置default_text_search_config。如果您对整个集群使用相同的文本搜索配置,则可以使用postgresql.conf中的值。要在整个集群中使用不同的配置,但在任何一个数据库中使用相同的配置,请使用ALTER DATABASE ... SET。否则,您可以在每个会话中设置default_text_search_config

每个依赖于配置的文本搜索函数都具有可选的regconfig参数,以便可以明确指定要使用的配置。default_text_search_config仅在省略此参数时使用。

为了更轻松地构建自定义文本搜索配置,配置由更简单的数据库对象构成。PostgreSQL的文本搜索工具提供了四种与配置相关的数据库对象

  • 文本搜索解析器将文档分解为词元并将每个词元分类(例如,作为词或数字)。

  • 文本搜索词典将词元转换为标准形式并拒绝阻碍词。

  • 文本搜索模板提供词典背后的函数。(词典只指定一个模板和一组模板参数。)

  • 文本搜索配置选择一个解析器和一组词典,用于对解析器生成的词元进行规范化。

文本搜索解析器和模板是基于低级 C 函数构建的;因此,需要 C 编程能力来开发新函数,并需要超级用户权限才能将新函数安装到数据库中。(PostgreSQL发行版的contrib/区域中有一些附加解析器和模板的示例。)由于词典和配置只是对一些底层解析器和模板进行参数化和连接,因此不需要特殊权限来创建新词典或配置。本篇章后面将介绍创建自定义词典和配置的示例。