Elasticsearch之DSL查询语法

2024-08-27 02:04

本文主要是介绍Elasticsearch之DSL查询语法,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

前言

在上一篇文章中,我们通过RestClient的Bulk操作导入了大量的hotel数据到elasticsearch,实现了elasticsearch的数据存储功能。但elasticsearch最擅长的还是搜索和数据分析。本篇文章会通过使用DSL来介绍elasticsearch的搜索功能。

1. DSL查询分类


Elasticsearch提供了基于JSON的DSL(Domain Specific Language)来定义查询。常见的查询类型包括:

  • 查询所有:查询出所有数据,一般测试用。例如:match_all

  • 全文检索(full text)查询:利用分词器对用户输入内容分词,然后去倒排索引库中匹配。例如:

    • match_query
    • multi_match_query
  • 精确查询:根据精确词条值查找数据,一般是查找keyword、数值、日期、boolean等类型字段。例如:

    • ids
    • range
    • term
  • 地理(geo)查询:根据经纬度查询。例如:

    • geo_distance
    • geo_bounding_box
  • 复合(compound)查询:复合查询可以将上述各种查询条件组合起来,合并查询条件。例如:

    • bool
    • function_score

查询的语法基本一致:

GET /{indexName}/_search
{"query": {"查询类型": {"查询条件": "条件值"}}
}

我们以查询所有为例,其中:

  • 查询类型为match_all
  • 没有查询条件
// 查询所有
GET /{indexName}/_search
{"query": {"match_all": {}}
}

在这里插入图片描述
其他查询无非就是查询类型、查询条件的变化。

2 全文检索查询

2.1 使用场景

全文检索查询的基本流程如下:

  • 对用户搜索的内容做分词,得到词条
  • 根据词条去倒排索引库中匹配,得到文档id
  • 根据文档id找到文档,返回给用户

比较常用的场景包括:

  • 商城的输入框搜索
  • 百度输入框搜索

例如京东:
在这里插入图片描述
因为是拿着词条去匹配,因此参与搜索的字段也必须是可分词的text类型的字段。

2.2 基本语法

常见的全文检索查询包括:

  • match查询:单字段查询
  • multi_match查询:多字段查询,任意一个字段符合条件就算符合查询条件

match查询语法如下:

GET /{indexName}/_search
{"query": {"match": {"FIELD": "TEXT"}}
}

mul_match语法如下:

GET /{indexName}/_search
{"query": {"multi_match": {"query": "TEXT","fields": ["FIELD1", " FIELD12"]}}
}

2.3 示例

match示例:
在这里插入图片描述

这里的all这个字段是我在创建索引库的时候就创建的字段,用于做搜索使用的。类似于mysql的联合索引。

在这里插入图片描述
mulit_match查询示例:
在这里插入图片描述
可以看到,两种查询结果是一样的,为什么?

因为我们将brand、name、city值都利用copy_to复制到all字段中。因此你根据三个字段搜索,和根据all字段搜索效果当然一样了。

但是,搜索字段越多,对查询性能影响越大,因此建议采用copy_to,然后单字段查询的方式。

2.4 总结

match和mulit_match的区别是什么?

  • match:根据一个字段查询
  • 根据多个字段查询,建议

3. 精准查询

精准查询一般是查找keyword、数值、日期、boolean等类型字段。所以不会对于搜索条件分词。常见的有:

  • term:根据词条精确值查询
  • range:根据值的范围查询

3.1 term查询

因为精确查询的字段搜是不分词的字段,因此查询的条件也必须是不分词的词条。查询时,用户输入的内容跟自动值完全匹配时才认为符合条件。如果用户输入的内容过多,反而搜索不到数据。

语法说明:

// term查询
GET /{indexName}/_search
{"query": {"term": {"FIELD": {"value": "VALUE"}}}
}

示例:
当我搜索的是精确词条是,能正确查出结果:
在这里插入图片描述
但是,当我搜索的内容不是词条,而是多个词语形成的短语时,反而搜不到:
在这里插入图片描述

3.2 range查询

范围查询,一般应用在对数值类型范围过滤的时候。比如做价格范围过滤。
基本语法:

// range查询
GET /{indexName}/_search
{"query": {"range": {"FIELD": {"gte": 10, // 这里的gte代表大于等于,gt则代表大于"lte": 20 // lte代表小于等于,lt则代表小于}}}
}

示例:
在这里插入图片描述

3.3 总结

精确查询常见的有哪些?

  • term查询:根据词条精确匹配,一般搜索keyword类型、数值类型、布尔类型、日期类型字段
  • range查询:根据数值范围查询,可以是数值、日期的范围

4. 地理坐标查询

所谓的地理坐标查询,其实就是根据经纬度查询,官方文档:https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/current/geo-queries.html

常见的使用场景包括:

  • 携程:搜索我附近的酒店
  • 滴滴:搜索我附近的出租车
  • 微信:搜索我附近的人

4.1 矩形范围查询

矩形范围查询,也就是geo_bounding_box查询,查询坐标落在某个矩形范围的所有文档:
在这里插入图片描述
查询时,需要指定矩形的左上、右下两个点的坐标,然后画出一个矩形,落在该矩形内的都是符合条件的点。
语法如下:

// geo_bounding_box查询
GET /{indexName}/_search
{"query": {"geo_bounding_box": {"FIELD": {"top_left": { // 左上点"lat": 31.1,"lon": 121.5},"bottom_right": { // 右下点"lat": 30.9,"lon": 121.7}}}}
}

示例:
在这里插入图片描述

4.2 附近查询

附近查询,也叫做距离查询(geo_distance):查询到指定中心点小于某个距离值的所有文档。

换句话来说,在地图上找一个点作为圆心,以指定距离为半径,画一个圆,落在园内的坐标都算符合条件:
在这里插入图片描述
语法说明:

// geo_distance 查询
GET /indexName/_search
{"query": {"geo_distance": {"distance": "15km", // 半径"FIELD": "31.21,121.5" // 圆心}}
}

示例:
我们先搜索陆家嘴附近15km的酒店:
在这里插入图片描述
发现共有47家酒店。
然后把半径缩小到2公里:
在这里插入图片描述
可以发现,搜索到的酒店数量减少到了5家。

5. 复合查询

复合(compound)查询:复合查询可以将其他简单组合起来,实现更复杂的搜索逻辑。常见的有两种:

  • function score:算分函数查询,可以控制文档相关性算分,控制文档排名
  • bool query:布尔查询,利用逻辑关系组合多个其他的查询,实现复杂搜索

5.1 相关性算分

当我们利用match查询时,文档结果会根据与搜索词条的关联度打分(_score),返回结果时按照分值降序排列。
例如:我们搜索“虹桥如家”,结果如下:

[{"_score" : 17.850193,"_source" : {"name" : "虹桥如家酒店真不错",}},{"_score" : 12.259849,"_source" : {"name" : "外滩如家酒店真不错",}},{"_score" : 11.91091,"_source" : {"name" : "迪士尼如家酒店真不错",}}
]

在elasticsearch中,早期使用的打分算法是TF-IDF算法,公式如下:
在这里插入图片描述

拿第一条数据举例,返回的name是”虹桥如家酒店真不错“,他的词条可以分为"虹桥/如家/酒店/真不错",这里文档中词条总数是4,搜索的词条分为“虹桥/如家”,那么先以“虹桥”来搜索的话,词条出现次数是1,那么TF算下来就是0.25。在加上“如家”这个词条总的TF就是0.5。因为搜索出来的三条文档都包含"如家"这个词条,其实“如家”的词条频率加上跟不加一样。
后续继续演变,变成下面这样:
在这里插入图片描述
这里引入了一个IDF的概念,就是为了降低同一词条在查出来的所有文档中的权重比例。但是这一个算法还是有一些问题。

在后来的5.1版本升级中,elasticsearch将算法改进为BM25算法,公式如下:
在这里插入图片描述
TF-IDF算法有一个缺陷,就是词条频率越高,文档得分也会越高,单个词条对文档影响较大。而BM25则会让单个词条的算分有一个上限,曲线更加平滑:
在这里插入图片描述
小结:elasticsearch会根据词条和文档的相关度打分,算法分为两种:

  • TF-IDF算法
  • BM25算法,elasticsearch5.1版本后采用的算法

5.2 算分函数查询

根据相关度打分是比较合理的需求,但合理的不一定是产品经理需要的。以百度为例,并不是相关度越高排名越靠前,而是谁掏的钱多排名就越靠前。
要想人为控制相关性算法,就需要利用elasticsearch中的function score查询了。
1)语法说明
在这里插入图片描述
function score查询中包含四个部分:

  • 原始查询条件:query部分,基于这个条件搜索文档,并且基于BM25算法给文档打分,原始算分(query score)
  • 过滤条件:filter部分,符合该条件的文档才会重新算分
  • 算分函数:符合filter条件的文档要根据这个函数做运算,得到的函数算分(function score),有四种函数
    • weight:函数结果是常量
    • field_value_factor:一文档中的某个字段值作为函数结果
    • random_score:以随机数作为函数结果
    • script_score:自定义算分函数算法
  • 运算模式:算分函数的结果、原始查询的相关性算分、两者之间的运算方式,包括:
    • multiply:相乘
    • replace:用function_score替换query score
    • 其他,例如sum、avg、max、min

function_score的运行流程如下:

  1. 根据原始条件查询搜索文档,并且计算相关性算分,称为原始算分(query score)
  2. 根据过滤条件,过滤文档
  3. 符合过滤条件的文档,基于算分函数运算,得到函数算分(function_score)
  4. 原始算分(query score)和函数算分(function_score)基于运算模式做运算,得到最终结果,作为相关性算分。

因此,其中的关键点是:

  • 过滤条件:决定哪些文档的算分被修改
  • 算分函数:决定函数算分的算法
  • 运算模式:决定最终算分结果

2)示例
需求:给“如家”这个品牌的酒店排名靠前一点
翻译一下这个需求,转换为之前说的四个要点

  • 原始条件:不确定,可以任意变化
  • 过滤条件:brand=“如家”
  • 算分函数:可以简单粗暴,直接给固定的算分结果,weight
  • 运算模式:比如求和

因此最终的DSL语句如下:

GET /hotel/_search
{"query": {"function_score": {"query": {  .... }, // 原始查询,可以是任意条件"functions": [ // 算分函数{"filter": { // 满足的条件,品牌必须是如家"term": {"brand": "如家"}},"weight": 2 // 算分权重为2}],"boost_mode": "sum" // 加权模式,求和}}
}

测试,在未添加算分函数时,如家得分如下:
在这里插入图片描述
添加了算分函数后,如家得分就提升了:
在这里插入图片描述
3)小结
function score query定义的三要素是什么?

  • 过滤条件:哪些文档要加分
  • 算分函数:如何计算function score
  • 加权方式:function score 与 query score如何运算

5.3 布尔查询

布尔查询是一个或多个查询子句的组合,每一个子句就是一个子查询。子查询的组合方式有:

  • must:必须匹配每个子查询,类似“与”
  • should:选择性匹配子查询,类似“或”
  • must_not:必须不匹配,不参与算分,类似“非”
  • filter:必须匹配,不参与算分

比如在搜索酒店时,除了关键字搜索外,我们还可能根据品牌、价格、城市等字段做过滤。

每一个不同的字段,其查询的条件、方式都不一样,必须是多个不同的查询,而要组合这些查询,就必须用bool查询了。

需要注意的是,搜索时,参与打分的字段越多,查询的性能也越差。因此这种多条件查询时,建议这样做:

  • 搜索框的关键字搜索,是全文检索查询,使用must查询,参与算分
  • 其它过滤条件,采用filter查询。不参与算分

1)语法示例:

GET /hotel/_search
{"query": {"bool": {"must": [{"term": {"city": "上海" }}],"should": [{"term": {"brand": "皇冠假日" }},{"term": {"brand": "华美达" }}],"must_not": [{ "range": { "price": { "lte": 500 } }}],"filter": [{ "range": {"score": { "gte": 45 } }}]}}
}

2)示例
需求:搜索名字包含“如家”,价格不高于400,在坐标31.21,121.5周围10km范围内的酒店。

分析:

  • 名称搜索,属于全文检索查询,应该参与算分。放到must中
  • 价格不高于400,用range查询,属于过滤条件,不参与算分。放到must_not中
  • 周围10km范围内,用geo_distance查询,属于过滤条件,不参与算分。放到filter中

在这里插入图片描述
3)小结
bool查询有几种逻辑关系?

  • must:必须匹配的条件,可以理解为“与”
  • should:选择性匹配的条件,可以理解为“或”
  • must_not:必须不匹配的条件,不参与打分
  • filter:必须匹配的条件,不参与打分

这篇关于Elasticsearch之DSL查询语法的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1110322

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