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Lucene5搜索效果问题探究

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今天在用Solr5.1测试检索时,发现一个奇怪的问题,便于大家对比,先介绍下散仙的环境:

JDK1.7
Lucene5.1
Solr5.1
分词器用的ik(改的ik源码)

先看下测试的5条数据:

id,name,count
1503486364953346048,北京奇虎测腾科技有限公司,1
1503486365060300800,北京奇虎网力科技有限公司,2
1503486365065543680,北京奇虎科技有限公司,3
1503486826976903168,中国,7
1503486827011506176,中国人,8


使用IK(细粒度切词如下:)
北京   奇虎   测   腾   科技   有限公司   有限   有   限   公司   
======================
北京   奇虎   网   力   科技   有限公司   有限   有   限   公司   
======================
北京   奇虎   科技   有限公司   有限   有   限   公司   
======================
中国人   中国   国人   
======================
中国   



OK,然后,大家想一个场景,假如我在搜索框里面搜索 北京奇虎 时,第几个搜索结果应该被排在第一位?大部分情况下我们都希望第三个结果,排在第一位,但结果会是这样吗?


不好意思,经实际验证,在Lucene5.1作为底层的Solr中,却并不是这样,截图如下:



等等,刚才里面不是还有一个中国人和中国的例子吗,我们搜个中国测试下,事实是这样吗?




奇怪了,因为在Lucene评分中,字段的长度也是影响评分的因素,默认情况下,是文本越短的会排在前面,但是上面两个例子中,竟然有一个出了异常,这难道是一个bug么?



在lucene的评分因素中,主要有如下几个因子:
1,tf
2,idf
3,coord
4,queryNorm
5,boost
6,norm(t,d)
7,payload
8,自定义评分
具体的介绍,请参考我以前的文章:http://qindongliang.iteye.com/blog/2008396


针对本文这个评分问题,我们主要关注norm这个评分因子,因为它里面包含了长度因子的评分:
norm(t,d)压缩几个索引期间的加权和长度因子:
Document boost - 文档加权,在索引之前使用 doc.setBoost()
Field boost - 字段加权,也在索引之前调用 field.setBoost()
lengthNorm(field) - 由字段内的 Token 的个数来计算此值,字段越短,评分越高,在做索引的时候由 Similarity.lengthNorm 计算。
以上所有因子相乘得出 norm 值,如果文档中有相同的字段,它们的加权也会相乘:
norm(t,d)   =   doc.getBoost() ·  lengthNorm(field) · ∏ f.getBoost()
field f in d named as t
索引的时候,把 norm 值压缩(encode)成一个 byte 保存在索引中。搜索的时候再把索引中 norm 值解压(decode)成一个 float 值,这个 encode/decode 由 Similarity 提供。官方说:这个过程由于精度问题,以至不是可逆的,如:decode(encode(0.89)) = 0.75。


接下来,查看Lucene的DefaultSimilarity类源码,看下核心的几个方法代码
  /** Cache of decoded bytes. */
  private static final float[] NORM_TABLE = new float[256];

  static {
    for (int i = 0; i < 256; i++) {
      NORM_TABLE[i] = SmallFloat.byte315ToFloat((byte)i);
    }
  }
 //索引期间执行,将norm编码成一个8位字节
 public final long encodeNormValue(float f) {
    return SmallFloat.floatToByte315(f);
  }

  //搜索期间执行,将norm,还原成具体的分数,参与评分
  public final float decodeNormValue(long norm) {
    return NORM_TABLE[(int) (norm & 0xFF)];  // & 0xFF maps negative bytes to positive above 127
  }





仔细看decodeNormValue方法,这个代码,发现里面竟然有将float强制转换为int一个强转,这意味着,精度损失。

什么意思?请看如下代码:
		float a=1.524f;
		float b=1.589f;
		
		System.out.println((int)a);
		System.out.println((int)b);
		
		//结果都是1



知道这个东东后,就发现,文头题的那个问题,没错,就是因为两者的norm编码相差太少,所以导致他们的解码分数一样,从而出现了,排名问题,这也不能算Lucene的bug,可能Lucene的设计者认为,两个norm,相差的值只有大于0.1的情况下,才真正管用,否则一视同仁。

这就是答案了,所以如果想解决上面的问题,可以重新定义一个自己的评分类,并加入自己的逻辑,不建议直接修改源码实现。


最后,给出,本文测试的全部代码,以供参考:
package com.lucene.opera;

import java.io.StringReader;
import java.nio.file.Paths;

import org.apache.lucene.analysis.TokenStream;
import org.apache.lucene.analysis.tokenattributes.CharTermAttribute;
import org.apache.lucene.document.Document;
import org.apache.lucene.document.Field;
import org.apache.lucene.document.FieldType;
import org.apache.lucene.document.TextField;
import org.apache.lucene.document.Field.Store;
import org.apache.lucene.index.DirectoryReader;
import org.apache.lucene.index.IndexOptions;
import org.apache.lucene.index.IndexReader;
import org.apache.lucene.index.IndexWriter;
import org.apache.lucene.index.IndexWriterConfig;
import org.apache.lucene.index.IndexWriterConfig.OpenMode;
import org.apache.lucene.queryparser.classic.QueryParser;
import org.apache.lucene.search.Explanation;
import org.apache.lucene.search.IndexSearcher;
import org.apache.lucene.search.Query;
import org.apache.lucene.search.ScoreDoc;
import org.apache.lucene.search.TopDocs;
import org.apache.lucene.search.similarities.DefaultSimilarity;
import org.apache.lucene.store.Directory;
import org.apache.lucene.store.FSDirectory;
import org.wltea.analyzer.lucene.IKAnalyzer;

public class LuceneTest {
	
	static final String indexpath="D:\\tmp\\luceneindex";
	
	public static void index()throws Exception{
		Directory dir=FSDirectory.open(Paths.get(indexpath));
		IKAnalyzer ik=new IKAnalyzer(false);
		IndexWriterConfig iwc=new IndexWriterConfig(ik);
		iwc.setOpenMode(OpenMode.CREATE);
		IndexWriter iw=new IndexWriter(dir, iwc);
		

//		FieldType type=new FieldType();
//		type.setTokenized(true);
//		type.setStored(true);
//		type.setIndexOptions(IndexOptions.DOCS);
//		type.setOmitNorms(true);
//		type.freeze();
//		
		Document doc=null;
//		Document doc=new Document();
//		doc.add(new TextField("name", "北京奇虎测腾科技有限公司", Store.YES));
////		doc.add(new Field("pname", "北京奇虎测腾科技有限公司", type));
//		iw.addDocument(doc);
//		
//		doc=new Document();
//		doc.add(new TextField("name", "北京奇虎网力科技有限公司", Store.YES));
////		doc.add(new Field("pname", "北京奇虎网力科技有限公司", type));
//		iw.addDocument(doc);
//		
////		
//		doc=new Document();
//		doc.add(new TextField("name", "北京奇虎科技有限公司", Store.YES));
////		doc.add(new Field("pname", "北京奇虎科技有限公司", type));
//		iw.addDocument(doc);
////		
		doc=new Document();
		doc.add(new TextField("name", "北京奇虎测腾科技有限公司", Store.YES));
//		doc.add(new Field("pname", "中国", type));
		iw.addDocument(doc);
		
		
		doc=new Document();
		doc.add(new TextField("name", "北京奇虎科技有限公司", Store.YES));
//		doc.add(new Field("pname", "中国人", type));
		iw.addDocument(doc);
		
		iw.commit();
		iw.close();
		System.out.println("索引成功!");
		
		
		
	}
	
	
	 
	
	
	public static void search(String kw)throws Exception{
		Directory dir=FSDirectory.open(Paths.get(indexpath));
		IKAnalyzer ik=new IKAnalyzer(false);
		
		IndexReader ir=DirectoryReader.open(dir);
		IndexSearcher search=new IndexSearcher(ir);
//		search.setSimilarity(new DefaultSimilarity());
		QueryParser qr=new QueryParser("name", ik);
		
		Query parse = qr.parse(kw);
		System.out.println(parse.toString());
//		  Explanation explain = search.explain(parse	, 100);
		 
//		  System.out.println(explain.toString());
		 TopDocs  td=search.search(parse, 100);
	
		 for(ScoreDoc sd:td.scoreDocs){
			 
			 int i=sd.doc;
			 
			 Document doc=search.doc(i);
//			  Explanation explain = search.explain(parse	, i);
//			  System.out.println(explain.toString());
			 System.out.println(" 名称:    "+doc.get("name")+"   评分:     "+sd.score);
			 
			 
		 }
		 
		 
		ir.close();
		dir.close();
		 
		
		
	}
	
	public static void main(String[] args)throws Exception {
		
//		float []s=DefaultSimilarity.NORM_TABLE;
//		for(int i=0;i<s.length;i++){
//			System.out.println(i+"   "+s[i]);
//		}
//	    index();
//		search("奇虎");
//	
		
		float a=1.524f;
		float b=1.589f;
		
		System.out.println((int)a);
		System.out.println((int)b);
		
		//结果都是1
//		test("北京奇虎测腾科技有限公司");
//		System.out.println("======================");
//		test("北京奇虎网力科技有限公司");
//		System.out.println("======================");
//		test("北京奇虎科技有限公司");
//		System.out.println("======================");
//		test("中国人");
//		System.out.println("======================");
//		test("中国");
	}
	

//	"北京奇虎测腾科技有限公司"
//	"北京奇虎网力科技有限公司"
//	"北京奇虎科技有限公司"
//	"中国"
//	"中国人"


	
	
	/****
	 * 测试分词token
	 * @param kw
	 * @throws Exception
	 */
	public static void test(String kw)throws Exception{
		IKAnalyzer ik=new IKAnalyzer(false);
		TokenStream token=ik.tokenStream("", new StringReader(kw));
		CharTermAttribute term=token.addAttribute(CharTermAttribute.class);
		token.reset();
		while(token.incrementToken()){
			System.out.print(term.toString()+"   ");
		}
		System.out.println();
		token.end();
		token.close();
		
	}
	
	
 

}



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