【Elasticsearch】全文檢索 組合檢索

全文檢索

  • 1.全文檢索
    • 1.1 準備測試數據
    • 1.2 案例分析
      • 1.2.1 match（分詞檢索）
      • 1.2.2 match_phrase（短語檢索）
      • 1.2.3 match_phrase_prefix（短語前綴匹配）
      • 1.2.4 multi_match（多字段匹配）
      • 1.2.5 query_string（高級查詢語法）
      • 1.2.6 simple_query_string
    • 1.3 對比總結表
  • 2.組合檢索

1.全文檢索

1.1 準備測試數據

創建一個索引。

PUT /products
{"mappings": {"properties": {"name": {"type": "text", "fields": {"keyword": {"type": "keyword"}}},"price": {"type": "double"},"category": {"type": "keyword"},"tags": {"type": "keyword"},"description": {"type": "text"},"stock": {"type": "integer"},"sku": {"type": "keyword"},"created_at": {"type": "date"},"metadata": {"type": "object"}}}
}

插入測試數據。

POST /products/_bulk
{"index":{}}
{"name":"Laptop X1","price":1299.99,"category":"electronics","tags":["new","sale"],"description":"High performance laptop","stock":50,"sku":"LP-X1-2023","created_at":"2023-01-15","metadata":{"weight":1.5,"color":"silver"}}
{"index":{}}
{"name":"Smartphone S10","price":899.99,"category":"electronics","tags":["new","popular"],"description":"Latest smartphone model","stock":120,"sku":"SP-S10-2023","created_at":"2023-02-20","metadata":{"weight":0.3,"color":"black"}}
{"index":{}}
{"name":"Wireless Headphones","price":199.99,"category":"audio","tags":["sale","popular"],"description":"Noise cancelling headphones","stock":75,"sku":"WH-200-2022","created_at":"2022-11-10","metadata":{"weight":0.25,"color":"white"}}
{"index":{}}
{"name":"Smart Watch","price":249.99,"category":"wearables","tags":["new","featured"],"description":"Fitness tracking smartwatch","stock":30,"sku":"SW-500-2023","created_at":"2023-03-05","metadata":{"weight":0.1,"color":"black"}}
{"index":{}}
{"name":"4K TV","price":1499.99,"category":"electronics","tags":["premium","large"],"description":"55-inch 4K television","stock":15,"sku":"TV-4K-55-2023","created_at":"2023-01-25","metadata":{"weight":18.5,"color":"black"}}
{"index":{}}
{"name":"Bluetooth Speaker","price":129.99,"category":"audio","tags":["portable"],"description":"Waterproof bluetooth speaker","stock":60,"sku":"BS-100-2022","created_at":"2022-12-15","metadata":{"weight":0.8,"color":"blue"}}
{"index":{}}
{"name":"Gaming Mouse","price":79.99,"category":"accessories","tags":["gaming"],"description":"High DPI gaming mouse","stock":90,"sku":"GM-X200","created_at":"2023-02-01","metadata":{"weight":0.12,"color":"rgb"}}
{"index":{}}
{"name":"External SSD 1TB","price":159.99,"category":"storage","tags":["fast","reliable"],"description":"Portable SSD drive","stock":45,"sku":"ESSD-1TB-2023","created_at":"2023-03-10","metadata":{"weight":0.05,"color":"gray"}}
{"index":{}}
{"name":"Keyboard Pro","price":109.99,"category":"accessories","tags":["ergonomic"],"description":"Mechanical keyboard","stock":25,"sku":"KB-PRO-2023","created_at":"2023-03-15","metadata":{"weight":1.1,"color":"black"}}
{"index":{}}
{"name":"Tablet T8","price":499.99,"category":"electronics","tags":["new","portable"],"description":"10-inch tablet","stock":40,"sku":"TAB-T8-2023","created_at":"2023-02-28","metadata":{"weight":0.5,"color":"silver"}}
{"index":{}}
{"name":"Camera DSLR","price":899.99,"category":"photography","tags":["professional"],"description":"24MP DSLR camera","stock":20,"sku":"CAM-DSLR-24","created_at":"2023-01-10","metadata":{"weight":0.7,"color":"black"}}
{"index":{}}
{"name":"Monitor 27\"","price":299.99,"category":"electronics","tags":["office"],"description":"27-inch office monitor","stock":35,"sku":"MON-27-2023","created_at":"2023-02-15","metadata":{"weight":4.2,"color":"black"}}

在這里插入圖片描述

1.2 案例分析

1.2.1 match（分詞檢索）

對字段進行分詞后匹配，支持模糊匹配和運算符。

GET /products/_search
{"query": {"match": {"description": {"query": "niose cancelling",  // 故意拼錯 "noise" 測試模糊匹配"fuzziness": "AUTO"}}}
}

在這里插入圖片描述

1.2.2 match_phrase（短語檢索）

要求詞語按順序完整出現，可設置 slop，允許中間有其他詞。

GET /products/_search
{"query": {"match_phrase": {"description": {"query": "high laptop","slop": 1  // 允許中間有 1 個其他詞}}}
}

在這里插入圖片描述

1.2.3 match_phrase_prefix（短語前綴匹配）

短語匹配，但最后一個詞支持前綴匹配。

GET /products/_search
{"query": {"match_phrase_prefix": {"name": {"query": "Smart Wa",  // 匹配 "Smart Watch" 等"max_expansions": 10  // 限制擴展數量}}}
}

在這里插入圖片描述

1.2.4 multi_match（多字段匹配）

multi_match 檢索適用于在多個字段上執行 match 檢索的場景。它提供了一種方便的方法來在多個字段中間同時搜索指定的關鍵詞，從而實現跨字段的高效檢索。通過使用 multi_match 檢索，用戶可以簡化復雜的多字段查詢，優化搜索體驗，并確保結果滿足各種檢索需求。

GET /products/_search
{"query": {"multi_match": {"query": "portable","fields": ["name", "description", "tags"],"type": "best_fields"}}
}

由于涉及的字段不止一個，multi_match 檢索在處理結果評分時采用特殊的評分機制，包括 most_fields、best_fields、cross_fields 等評分方式。這些評分方式確定了如何對每個字段獲取的分數進行整合。

在這里插入圖片描述

為了強調 tags 字段在搜索結果中的重要性，我們使用 ^3 來提高其權重。這意味著匹配 tags 字段的文檔具有更高的相關性分數。

GET /products/_search
{"query": {"multi_match": {"query": "portable","fields": ["name", "description", "tags^3"], "type": "best_fields"}}
}

在這里插入圖片描述

1.2.5 query_string（高級查詢語法）

支持 Lucene 查詢語法，功能強大但較復雜。

例如：查找在 name 或 description 字段中包含 laptop 或 smartphone，并且 price 字段值在 100 100 100 到 1000 1000 1000 之間的所有產品文檔。

GET /products/_search
{"query": {"query_string": {"query": "(laptop OR smartphone) AND price:[100 TO 1000]","fields": ["name", "description"],"default_operator": "AND"}}
}

在這里插入圖片描述

1.2.6 simple_query_string

更簡單的語法，對用戶輸入更友好，容錯性更好。

例如，搜索同時滿足以下條件的產品：

  • 僅在商品名稱（name）和描述（description）字段中搜索。
  • 必須包含 speaker（由 +speaker 表示）。
  • 必須不包含 blue（由 -blue 表示）。
  • 最好包含 waterproof（沒有前綴符號，作為可選條件）。
GET /products/_search
{"query": {"simple_query_string": {"query": "waterproof +speaker -blue", "fields": ["name", "description"],"default_operator": "AND"}}
}
  • + 必須包含，- 必須不包含。
  • "default_operator": "AND" 表示當有多個搜索詞時（沒有 + / - 前綴的詞），默認使用 AND 邏輯。
    • AND 操作符：提高精確度（結果更少但更相關）。
    • OR 操作符：提高召回率（結果更多但可能包含不相關項）。

如果用 SQL 表示，類似于：

SELECT * FROM products
WHERE (name LIKE '%speaker%' OR description LIKE '%speaker%')
AND (name NOT LIKE '%blue%' AND description NOT LIKE '%blue%')
AND (name LIKE '%waterproof%' OR description LIKE '%waterproof%')

在這里插入圖片描述

注意：雖然 metadata.color 包含 blue，但沒有檢查 metadata.color 的內容，所以會按照上述內容返回。

如果真正目的是排除藍色產品，應該這樣查詢：

GET /products/_search
{"query": {"bool": {"must": {"simple_query_string": {"query": "waterproof +speaker","fields": ["name", "description"]}},"must_not": {"term": {"metadata.color": "blue"}}}}
}

在這里插入圖片描述

1.3 對比總結表

查詢類型特點適用場景語法復雜度
match基本分詞匹配，支持模糊常規搜索低
match_phrase精確短語匹配引號搜索、固定短語低
match_phrase_prefix短語+最后詞前綴自動補全中
multi_match多字段搜索跨字段搜索中
query_string完整查詢語法高級搜索界面高
simple_query_string簡化語法用戶直接輸入中

2.組合檢索

  • must：查詢結果必須滿足指定條件。
  • must_not：查詢結果必須不滿足指定條件。在此情況下，召回的數據評分為 0 0 0，且不考慮評分。
  • filter：過濾條件，同樣不考慮評分，召回的數據評分為 0 0 0。使用 filter 可以借助緩存機制提高查詢性能。
  • should：查詢結果可以滿足的部分條件，具體滿足條件的最小數量由 minimum_should_match 參數控制。

🚀 Elasticsearch 查詢語句中的 query 和 filter 具有不同的用途。

  • query 用于評估文檔相關性，并對結果進行評分，通常用于搜索場景。
  • filter 用于篩選文檔，不會對文檔評分，通常用于過濾場景。

業務要求：查找符合以下條件的相關產品，其中：

  • 必須在 category 或 description 中包含 electronics。
  • 優先顯示以下產品：
    • description 中提到 high performance 的產品。
    • 被標記為 popular 的產品。
    • 同時滿足多個加分條件的產品會排名更靠前。
GET /products/_search
{"query": {"bool": {"must": [{"multi_match": {"query": "electronics","fields": ["category^2", "description"],"type": "most_fields"}}],"should": [{"match_phrase": {"description": {"query": "high performance","slop": 2}}},{"match": {"tags": {"query": "popular"}}}],"minimum_should_match": 1}}
}

在這里插入圖片描述

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