java實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的搜索引擎
記得java老師曾經(jīng)說過百度的一個(gè)面試題目,大概意思是“有1W條無序的記錄,如何從其中快速的查找到自己想要的記錄”。這個(gè)就相當(dāng)于一個(gè)簡(jiǎn)單的搜索引擎。最近在整理這一年的工作中,自己竟然已經(jīng)把這個(gè)實(shí)現(xiàn)了,今天對(duì)其進(jìn)一步的抽象,和大家分享下。
先寫具體的實(shí)現(xiàn)代碼,具體的實(shí)現(xiàn)思路和邏輯寫在代碼之后。
搜索時(shí)用于排序的Bean
/** *@Description: */ package cn.lulei.search.engine.model; public class SortBean { private String id; private int times; public String getId() { return id; } public void setId(String id) { this.id = id; } public int getTimes() { return times; } public void setTimes(int times) { this.times = times; } }
構(gòu)造的搜索數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及簡(jiǎn)單的搜索算法
/** *@Description: */ package cn.lulei.search.engine; import java.util.ArrayList; import java.util.Collections; import java.util.Comparator; import java.util.HashMap; import java.util.HashSet; import java.util.List; import cn.lulei.search.engine.model.SortBean; public class SerachBase { //details 存儲(chǔ)搜素對(duì)象的詳細(xì)信息,其中key作為區(qū)分Object的唯一標(biāo)識(shí) private HashMap<String, Object> details = new HashMap<String, Object>(); //對(duì)于參與搜索的關(guān)鍵詞,這里采用的稀疏數(shù)組存儲(chǔ),也可以采用HashMap來存儲(chǔ),定義格式如下 //private static HashMap<Integer, HashSet<String>> keySearch = new HashMap<Integer, HashSet<String>>(); //HashMap中額key值相當(dāng)于稀疏數(shù)組中的下標(biāo),value相當(dāng)于稀疏數(shù)組在該位置的值 private final static int maxLength = Character.MAX_VALUE; @SuppressWarnings("unchecked") private HashSet<String>[] keySearch = new HashSet[maxLength]; /** *@Description: 實(shí)現(xiàn)單例模式,采用Initialization on Demand Holder加載 *@Version:1.1.0 */ private static class lazyLoadSerachBase { private static final SerachBase serachBase = new SerachBase(); } /** * 這里把構(gòu)造方法設(shè)置成私有為的是單例模式 */ private SerachBase() { } /** * @return * @Description: 獲取單例 */ public static SerachBase getSerachBase() { return lazyLoadSerachBase.serachBase; } /** * @param id * @return * @Description: 根據(jù)id獲取詳細(xì) */ public Object getObject(String id) { return details.get(id); } /** * @param ids * @return * @Description: 根據(jù)ids獲取詳細(xì),id之間用","隔開 */ public List<Object> getObjects(String ids) { if (ids == null || "".equals(ids)) { return null; } List<Object> objs = new ArrayList<Object>(); String[] idArray = ids.split(","); for (String id : idArray) { objs.add(getObject(id)); } return objs; } /** * @param key * @return * @Description: 根據(jù)搜索詞查找對(duì)應(yīng)的id,id之間用","分割 */ public String getIds(String key) { if (key == null || "".equals(key)) { return null; } //查找 //idTimes存儲(chǔ)搜索詞每個(gè)字符在id中是否出現(xiàn) HashMap<String, Integer> idTimes = new HashMap<String, Integer>(); //ids存儲(chǔ)出現(xiàn)搜索詞中的字符的id HashSet<String> ids = new HashSet<String>(); //從搜索庫中去查找 for (int i = 0; i < key.length(); i++) { int at = key.charAt(i); //搜索詞庫中沒有對(duì)應(yīng)的字符,則進(jìn)行下一個(gè)字符的匹配 if (keySearch[at] == null) { continue; } for (Object obj : keySearch[at].toArray()) { String id = (String) obj; int times = 1; if (ids.contains(id)) { times += idTimes.get(id); idTimes.put(id, times); } else { ids.add(id); idTimes.put(id, times); } } } //使用數(shù)組排序 List<SortBean> sortBeans = new ArrayList<SortBean>(); for (String id : ids) { SortBean sortBean = new SortBean(); sortBeans.add(sortBean); sortBean.setId(id); sortBean.setTimes(idTimes.get(id)); } Collections.sort(sortBeans, new Comparator<SortBean>(){ public int compare(SortBean o1, SortBean o2){ return o2.getTimes() - o1.getTimes(); } }); //構(gòu)建返回字符串 StringBuffer sb = new StringBuffer(); for (SortBean sortBean : sortBeans) { sb.append(sortBean.getId()); sb.append(","); } //釋放資源 idTimes.clear(); idTimes = null; ids.clear(); ids = null; sortBeans.clear(); sortBeans = null; //返回 return sb.toString(); } /** * @param id * @param searchKey * @param obj * @Description: 添加搜索記錄 */ public void add(String id, String searchKey, Object obj) { //參數(shù)有部分為空,不加載 if (id == null || searchKey == null || obj == null) { return; } //保存對(duì)象 details.put(id, obj); //保存搜索詞 addSearchKey(id, searchKey); } /** * @param id * @param searchKey * @Description: 將搜索詞加入到搜索域中 */ private void addSearchKey(String id, String searchKey) { //參數(shù)有部分為空,不加載 //這里是私有方法,可以不做如下判斷,但為了設(shè)計(jì)規(guī)范,還是加上 if (id == null || searchKey == null) { return; } //下面采用的是字符分詞,這里也可以使用現(xiàn)在成熟的其他分詞器 for (int i = 0; i < searchKey.length(); i++) { //at值相當(dāng)于是數(shù)組的下標(biāo),id組成的HashSet相當(dāng)于數(shù)組的值 int at = searchKey.charAt(i); if (keySearch[at] == null) { HashSet<String> value = new HashSet<String>(); keySearch[at] = value; } keySearch[at].add(id); } } }
測(cè)試用例:
/** *@Description: */ package cn.lulei.search.engine.test; import java.util.List; import cn.lulei.search.engine.SerachBase; public class Test { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub SerachBase serachBase = SerachBase.getSerachBase(); serachBase.add("1", "你好!", "你好!"); serachBase.add("2", "你好!我是張三。", "你好!我是張三。"); serachBase.add("3", "今天的天氣挺好的。", "今天的天氣挺好的。"); serachBase.add("4", "你是誰?", "你是誰?"); serachBase.add("5", "高數(shù)這門學(xué)科很難", "高數(shù)確實(shí)很難。"); serachBase.add("6", "測(cè)試", "上面的只是測(cè)試"); String ids = serachBase.getIds("你的高數(shù)"); System.out.println(ids); List<Object> objs = serachBase.getObjects(ids); if (objs != null) { for (Object obj : objs) { System.out.println((String) obj); } } } }
測(cè)試輸出結(jié)果如下:
5,3,2,1,4, 高數(shù)確實(shí)很難。 今天的天氣挺好的。 你好!我是張三。 你好! 你是誰?
這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的搜索引擎也就算是完成了。
問題一:這里面的分詞采用的是字符分詞,對(duì)漢語的處理還是挺不錯(cuò)的,但是對(duì)英文的處理就很弱。
改進(jìn)方法:采用現(xiàn)在成熟的分詞方法,比如IKAnalyzer、StandardAnalyzer等,這樣修改,keySearch的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就需要做下修改,可以修改為 private HashMap<String, String>[] keySearch = new HashMap[maxLength]; 其中key存儲(chǔ)分的詞元,value存儲(chǔ)唯一標(biāo)識(shí)id。
問題二:本文實(shí)現(xiàn)的搜索引擎對(duì)詞元并沒有像lucene設(shè)置權(quán)重,只是簡(jiǎn)單的判斷詞元是否在對(duì)象中出現(xiàn)。
改進(jìn)方法:暫無。添加權(quán)重處理,使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,所以暫時(shí)沒有對(duì)其做處理,在今后的文章中會(huì)實(shí)現(xiàn)權(quán)重的處理。
下面就簡(jiǎn)單的介紹一下搜索引擎的實(shí)現(xiàn)思路。
在SerachBase類中設(shè)置details和keySearch兩個(gè)屬性,details用于存儲(chǔ)Object的詳細(xì)信息,keySearch用于對(duì)搜索域做索引。details數(shù)據(jù)格式為HashMap,keySearch的數(shù)據(jù)格式為稀疏數(shù)組(也可以為HashMap,HashMap中額key值相當(dāng)于稀疏數(shù)組中的下標(biāo),value相當(dāng)于稀疏數(shù)組在該位置的值)。
對(duì)于details我就不做太多的介紹。
keySearch中數(shù)組下標(biāo)(如用HashMap就是key)的計(jì)算方法是獲取詞元的第一個(gè)字符int值(因?yàn)楸疚牡姆衷~采用的是字符分詞,所以一個(gè)字符就是一個(gè)詞元),該int值就是數(shù)組的下標(biāo),相應(yīng)的數(shù)組值就是Object的唯一標(biāo)識(shí)。這樣keySearch的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就如下圖
因此想添加新紀(jì)錄的時(shí)候只需要調(diào)用add方法即可。
對(duì)于搜索的實(shí)現(xiàn)邏輯和上面的keySearch類似。對(duì)于id的搜索直接使用HashMap的get方法即可。對(duì)于搜索詞的一個(gè)搜索,整體的過程也是采用先分詞、其次查詢、最后排序。當(dāng)然這里面的分詞要和創(chuàng)建采用的分詞要一致(即創(chuàng)建的時(shí)候采用字符分詞,查找的時(shí)候也采用字符分詞)。
在getIds方法中,HashMap<String, Integer> idTimes = new HashMap<String, Integer>();idTimes 變量用來存儲(chǔ)搜索詞中的詞元有多少個(gè)在keySearch中出現(xiàn),key值為唯一標(biāo)識(shí)id,value為出現(xiàn)的詞元個(gè)數(shù)。HashSet<String> ids = new HashSet<String>(); ids變量用來存儲(chǔ)出現(xiàn)的詞元的ids。這樣搜索的復(fù)雜度就是搜索詞的詞元個(gè)數(shù)n。獲得包含詞元的ids,構(gòu)造SortBean數(shù)組,對(duì)其排序,排序規(guī)則是出現(xiàn)詞元個(gè)數(shù)的降序排列。最后返回ids字符串,每個(gè)id用","分割。如要獲取詳細(xì)信息
再使用getObjects方法即可。
上述的只是一個(gè)簡(jiǎn)單的搜索引擎,并沒有設(shè)計(jì)太多的計(jì)算方法,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所啟發(fā)。
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