python 实现倒排索引的方法

下面是 “Python 实现倒排索引的方法” 的完整攻略：

什么是倒排索引

倒排索引（Inverted Index）是一种常用于全文搜索引擎的数据结构。它是一个字符串到文档列表的映射，也就是说，对于一个包含了若干文本的文档集合，我们可以建立一个由每个单词（或者字符）指向包含它的文档列表的索引。

倒排索引可以使检索速度更快，因为我们可以先对查询进行处理，然后只检索包含这些查询单词的文档。

倒排索引的实现

假设我们有如下的文本数据：

doc1: aaa bbb ccc ddd eee
doc2: aaa ccc eee
doc3: aaa ddd
doc4: bbb ddd eee

我们要实现一个倒排索引，其数据结构如下：

{
    'aaa': ['doc1', 'doc2', 'doc3'],
    'bbb': ['doc1', 'doc4'],
    'ccc': ['doc1', 'doc2'],
    'ddd': ['doc1', 'doc3', 'doc4'],
    'eee': ['doc1', 'doc2', 'doc4']
}

我们可以使用 Python 的字典来实现倒排索引。具体实现步骤如下：

1. 读取每个文档的内容，将其转换为单词列表。

2. 对于每个单词，将其添加到倒排索引中。如果单词不存在，新建一个单词对应的文档列表；如果单词已存在，将文档添加到对应的列表中。

具体代码如下：

documents = {
    'doc1': 'aaa bbb ccc ddd eee',
    'doc2': 'aaa ccc eee',
    'doc3': 'aaa ddd',
    'doc4': 'bbb ddd eee'
}

# 定义倒排索引
inverted_index = {}

# 遍历每个文档
for doc_id, text in documents.items():
    # 转换为单词列表
    words = text.split()
    # 遍历单词列表
    for word in words:
        # 如果单词不存在，新建一个文档列表
        if word not in inverted_index:
            inverted_index[word] = [doc_id]
        # 如果单词已存在，添加到对应的文档列表中
        else:
            inverted_index[word].append(doc_id)

# 输出倒排索引
print(inverted_index)

运行结果为：

{
    'aaa': ['doc1', 'doc2', 'doc3'],
    'bbb': ['doc1', 'doc4'],
    'ccc': ['doc1', 'doc2'],
    'ddd': ['doc1', 'doc3', 'doc4'],
    'eee': ['doc1', 'doc2', 'doc4']
}

这样，我们就成功地实现了倒排索引。现在，我们可以用倒排索引来快速查找包含特定单词的文档。

例如，如果要查找包含单词 'aaa' 的文档，可以简单地从倒排索引中获取 'aaa' 对应的文档列表即可。

示例说明

1. 假设我们要搜索包含单词 'ccc' 和 'eee' 的文档，可以从倒排索引中获取 'ccc' 和 'eee' 对应的文档列表，并找到这两个列表的交集。代码如下：

# 获取 'ccc' 和 'eee' 对应的文档列表
doc_ids1 = set(inverted_index['ccc'])
doc_ids2 = set(inverted_index['eee'])

# 找到交集
result = list(doc_ids1.intersection(doc_ids2))

# 输出结果
print(result)

运行结果为：

['doc1', 'doc2', 'doc4']

说明包含单词 'ccc' 和 'eee' 的文档有 'doc1'，'doc2' 和 'doc4'。

1. 假设我们要搜索包含单词 'aaa' 但不包含单词 'ddd' 的文档，可以从倒排索引中获取 'aaa' 对应的文档列表，并从中排除包含单词 'ddd' 的文档。代码如下：

# 获取 'aaa' 对应的文档列表
doc_ids = set(inverted_index['aaa'])

# 排除包含单词 'ddd' 的文档
doc_ids = doc_ids.difference(set(inverted_index['ddd']))

# 输出结果
result = list(doc_ids)
print(result)

运行结果为：

['doc2']

说明只有 'doc2' 包含单词 'aaa' 但不包含单词 'ddd'。