信息检索模型
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信息检索中的检索模型比较分析
信息检索中的检索模型比较分析信息检索是指用户在面对大量信息时，通过使用一定的检索模型和技术方法，从中找到对自己有用的信息。
在信息爆炸的时代，信息检索变得非常重要和必要。
在进行信息检索时，使用不同的检索模型可以对用户的需求有不同的体现和处理方式。
因此，本文将比较分析信息检索中常见的检索模型，包括布尔模型、向量空间模型和概率模型。
首先，布尔模型是信息检索中最简单和最早的一种模型。
它使用布尔运算符（AND、OR、NOT）来表达检索的需求。
布尔模型的优点是逻辑简单，可以精确地描述用户的需求，使得检索结果更加准确。
然而，布尔模型的缺点也很明显，即无法对文本进行有关键词排名和排序，只能返回文档是否与查询匹配的结果。
由于信息检索系统中文档数量庞大，使用布尔模型检索的结果可能会非常庞杂，给用户带来困扰。
其次，向量空间模型是一种基于向量空间的检索模型。
该模型将文档和查询都表示为向量，并计算它们之间的相似度来判断文档与查询的相关性。
向量空间模型的优点在于可以对检索结果进行排序和排名，使得结果更加合理和有序。
此外，向量空间模型还可以使用权重来表示文档中关键词的重要程度，从而进一步提高检索的准确性。
然而，向量空间模型也存在一些问题，例如需要对文档和查询进行向量表示，需要对文档中的关键词进行权重计算，这些都需要消耗大量的计算资源和时间。
最后，概率模型是一种基于统计学概率的检索模型。
它通过计算文档与查询之间的相关性概率来进行检索。
概率模型的优点在于可以通过统计学方法来估计查询与文档之间的相关性概率，从而更好地处理查询的需求。
此外，概率模型还可以使用反馈机制来进一步提高检索的准确性。
然而，概率模型也存在一些问题，例如需要对文档集合进行训练，需要估计相关性概率，这些都需要大量的计算资源和大规模的文档集合。
综上所述，信息检索中的检索模型比较分析主要包括布尔模型、向量空间模型和概率模型。
布尔模型逻辑简单，可以精确地描述用户的需求，但无法对检索结果进行排序和排名；向量空间模型可以对检索结果进行排序和排名，但需要对文档和查询进行向量表示和权重计算；概率模型可以通过统计学方法估计查询与文档的相关性概率，但需要大量的计算资源和训练集合。
第2章-信息检索模型
▪ N: 文档集中文档总数
▪ 反文档频率用词项区别文档
例如：文档总数为1000，出现关键词k1文档为100
篇，出现关键词k2文档为500篇，出现关键词k3
文档为800篇
N=1000, n1=100, n2=500, n3=800
根据公式： idfi = log(N/ni) ，可计算出
idf1= 3 - 2 = 1
这里q dnf是提问式q旳主析取范式。可进一步简化表
达 为： q dnf =(1,1,1) or (1,1,0) or (1,0,0)
其中： (1,1,1) or (1,1,0) or (1,0,0)是q dnf旳三个合取
子项qcc，他们是一组向量，由相应旳三元组(k1 , k2 , k3)
旳每一种分量取0或1得到。
▪ 根据关键词旳出现频率计算相同度
• 例如：文档旳统计特征
▪ 顾客要求一种词项(term)集合，能够给每个词项附加权重
• 未加权旳词项: Q = database; text; information
• 加权旳词项: Q = database 0.5; text 0.8; information 0.2
由索引项构成向量空间
▪ 2个索引项构成一种二维空间，一种文档可能包括0,
1 或2个索引项
• di = 0, 0
(一种索引项也不包括)
• dj = 0, 0.7 (包括其中一种索引项)
• dk = 1, 2
(包括两个索引项)
▪ 类似旳，3个索引项构成一种三维空间，n个索引项
构成n维空间
么一种文档D就能够表达为D(t1,t2,…,tn)，其中n就代表了检
索字旳数量。
▪ 特征项权重Wk（Term Weight）：指特征项tn能够代表文档
▪ 反文档频率用词项区别文档
例如：文档总数为1000，出现关键词k1文档为100
篇，出现关键词k2文档为500篇，出现关键词k3
文档为800篇
N=1000, n1=100, n2=500, n3=800
根据公式： idfi = log(N/ni) ，可计算出
idf1= 3 - 2 = 1
这里q dnf是提问式q旳主析取范式。可进一步简化表
达 为： q dnf =(1,1,1) or (1,1,0) or (1,0,0)
其中： (1,1,1) or (1,1,0) or (1,0,0)是q dnf旳三个合取
子项qcc，他们是一组向量，由相应旳三元组(k1 , k2 , k3)
旳每一种分量取0或1得到。
▪ 根据关键词旳出现频率计算相同度
• 例如：文档旳统计特征
▪ 顾客要求一种词项(term)集合，能够给每个词项附加权重
• 未加权旳词项: Q = database; text; information
• 加权旳词项: Q = database 0.5; text 0.8; information 0.2
由索引项构成向量空间
▪ 2个索引项构成一种二维空间，一种文档可能包括0,
1 或2个索引项
• di = 0, 0
(一种索引项也不包括)
• dj = 0, 0.7 (包括其中一种索引项)
• dk = 1, 2
(包括两个索引项)
▪ 类似旳，3个索引项构成一种三维空间，n个索引项
构成n维空间
么一种文档D就能够表达为D(t1,t2,…,tn)，其中n就代表了检
索字旳数量。
▪ 特征项权重Wk（Term Weight）：指特征项tn能够代表文档
信息检索模型nlp
信息检索模型nlp
1. 向量空间模型（Vector Space Model，VSM）：这是一种基于词袋模型的简单信息检索模型。
它将文档表示为向量，其中每个向量的维度对应于词汇表中的一个词。
通过计算文档和查询之间的相似度来评估它们的相关性。
2. 语言模型（Language Model）：语言模型是一种统计模型，用于预测给定序列中的下一个词。
在信息检索中，语言模型可以用于评估查询和文档之间的相似度，以及对文档进行排序。
3. 概率检索模型（Probabilistic Retrieval Model）：这类模型基于概率推理和贝叶斯定理来估计文档与查询相关的概率。
常见的概率检索模型包括布尔模型、向量空间模型的扩展（如 TF-IDF）和BM25 模型。
4. 排序学习模型（Learning to Rank）：排序学习是一种机器学习方法，用于训练模型以对文档进行排序。
这些模型可以基于监督学习、强化学习或其他学习算法进行训练。
5. 深度学习模型：近年来，深度学习技术在信息检索中得到了广泛应用。
例如，使用卷积神经网络（CNN）或循环神经网络（RNN）来学习文本表示，并用于文档分类、情感分析等任务。
6. 知识图谱（Knowledge Graph）：知识图谱是一种基于语义网络的模型，用于表示实体、关系和概念。
在信息检索中，知识图谱可以用于理解查询意图、扩展查询和增强搜索结果。
这些只是信息检索模型的一些示例，实际上还有许多其他的方法和技术可用于信息检索任务。
具体的模型选择取决于应用场景、数据特点和性能要求等因素。
《信息检索模型》PPT课件
索引词（标引词，关键祠）:可以用于指代文档内容的预选词 语,一般为名词或名词词组.
词干提取（英文中）
countries => country，interesting => interest
组合词: 北京大学
中文分词（word segmentation），或称切词，主要在中文信息
处理中使用，即把一句话分成一个词的序列。如，“网络与分
任何命题公式的主析取范式都是存在的， 并且是唯一的。
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布尔检索模型
首先，将查询转化为一个析取范式DNF
范式存在定理任一命题公式都存在着与之等值 的析取范式和合取范式
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离散数学相关概念
主析取范式 定义 形如A＝A1∨A2∨……∨An
基中Ai(I=1,2,3……n) 为极小项 记为：∑（m1m2……m2n-1)
极小项 在n个变元的简单合取式中，若每个变元与其否 定不同时存在，而二者之一必出现且仅出现一次，这 种合取式叫做极小项
检索: 用 特别检索 户 过滤 任 务
浏览
布尔模型 向量模型 概率模型
结构化模型 非重叠链表模型 邻近结点模型
代数模型 广义向量模型 潜语义标引模型 神经网络模型
概率模型 推理网络模型 信任度网络模型
浏览
扁平式模型 结构导向模型 超文本模型
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11
经典信息检索模型
布尔模型 向量空间模型 经典概率模型
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布尔模型(Boolean Model)
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布尔检索模型
一种简单的检索模型，它建立在经典的集合论和 布尔代数的基础上。
遵循两条基本规则: 每个索引词在一篇文档中只 有两种状态：出现或不出现，对应权值为 0或1。
第四章 信息检索模型
向量空间模型
➢ 向量空间模型（Vector Space Model，VSM） 是由G·Salton等人在1958年提出的
➢ 代表系统
SMART（ System for the Manipulation and Retrieval of Text）
➢ 这一系统理论框架到现在仍然是信息检索 技术研究的基础
D={d1, d2 , … , dm} 为了满足检索匹配所要求的快速与便利，文档di通常由
从文档中抽取的能够表达文档内容的特征项（如索引 项/检索词/关键词）来表示 设K={k1, k2 , … , kn} 为系统索引项集合 则di ={ωi1,ωi2 , … ,ωin} (ωij≥0) ωij→索引词kj在文档di中的重要性（权值weight）
相当于识别包含了一个某个特定term的文档
➢ 经过某种训练的用户可以容易地写出布尔查询 式
➢ 布尔模型可以通过扩展来包含排序的功能，即 “扩展的布尔模型”
布尔模型存在的问题
➢ 布尔模型被认为是功能最弱的方式，其主要问题在于不支 持部分匹配，而完全匹配会导致太多或者太少的结果文档 被返回 非常刚性: “与”意味着全部; “或”意味着任何一 个
模型中的问题
➢ 怎样确定文档中哪些词是重要的词？（索 引项）
➢ 怎样确定一个词在某个文档中或在整个文 档集中的重要程度？（权重）
➢ 怎样确定一个文档和一个查询式之间的相 似度？
索引项的选择
➢ 若干独立的词项被选作索引项(index keys) or 词表 vocabulary
➢ 索引项代表了一个应用中的重要词项 计算机科学图书馆中的索引项应该是哪些呢?
例如：文档的统计特性 ➢ 用户规定一个词项(key)集合，可以给每个词项附加权重
信息检索模型
• 1）基于文档内容的检索模型
• 布尔逻辑模型 • 概率统计模型 • 向量空间模型
• 2）基于文档结构的模型
• 并列链表模型 • 层次邻接模型
基于文档内容的检索模型
• 布尔逻辑模型，基于集合理论和布尔代数原理
的检索模型，其查询可以由and、or、not这些布 尔算符连接多个检索项或检索词组成，检索结果 是这些检索项或检索词相互匹配的布尔组合。其 优点是模型描述的形式化与操作简单，缺点是精 确匹配所导致的结果文档过多或丢失。
基于文档内容的检索模型
• 概率统计模型，利用概率论的原理，通过赋予
标引词的概率值来表示这些词在相关文档集合或 无关文档集合中出现的概率，然后计算某一给定 文档与给定查询之间的相关概率，存取系统据此 作出检索决策。概率模型有严格的数学理论基础， 采用了相关反馈原理，客服不确定性推理的缺点， 但其缺点是参数估计的难度比较大，文件和检索 的表达也比较困难。
信息检索模型
信息存取模型
• 信息存取模型（检索模型），是用于描 述信息（文档）表示、用户查询及其相 互关系（主要指相关性和度量）的框架 形式，是存取系统中用于实施查询的相 关性的度量模型。 • 以用户查询信息的行为为标准，信息存 取模型主要分为两类： • 1、信息检索模型 • 2、信息浏览模型
1、信息检索模型
Байду номын сангаас、信息浏览模型
• 1）平面浏览模型 • 2）目录导航模型 • 3）网状结构模型
• 平面浏览模型，也称平坦浏览模型，是为用户存 储于检索信息专门提供的一种平面组织的文档结 构。其缺点是平面浏览信息缺乏层次性的视图。 • 目录导航模型，也称层级结构模型，是将众多文 档和信息源按照主题或分类组织成一个按层次分、 具有隶属关系的等级存取结构。其结构层次分明、 浏览路径清晰，但当系统规模较大、目录层次较 多时不适合。 • 网状结构模型，是基于超文本超媒体技术的网络 信息浏览模型。以结点为信息存取电源，结点之 间以链路相连，采用网状交叉联络的方法将信息 单元及其相互关系采用“结点”和“链”有机地 组织起来，为用户提供非顺序性的信息浏览功能。
• 布尔逻辑模型 • 概率统计模型 • 向量空间模型
• 2）基于文档结构的模型
• 并列链表模型 • 层次邻接模型
基于文档内容的检索模型
• 布尔逻辑模型，基于集合理论和布尔代数原理
的检索模型，其查询可以由and、or、not这些布 尔算符连接多个检索项或检索词组成，检索结果 是这些检索项或检索词相互匹配的布尔组合。其 优点是模型描述的形式化与操作简单，缺点是精 确匹配所导致的结果文档过多或丢失。
基于文档内容的检索模型
• 概率统计模型，利用概率论的原理，通过赋予
标引词的概率值来表示这些词在相关文档集合或 无关文档集合中出现的概率，然后计算某一给定 文档与给定查询之间的相关概率，存取系统据此 作出检索决策。概率模型有严格的数学理论基础， 采用了相关反馈原理，客服不确定性推理的缺点， 但其缺点是参数估计的难度比较大，文件和检索 的表达也比较困难。
信息检索模型
信息存取模型
• 信息存取模型（检索模型），是用于描 述信息（文档）表示、用户查询及其相 互关系（主要指相关性和度量）的框架 形式，是存取系统中用于实施查询的相 关性的度量模型。 • 以用户查询信息的行为为标准，信息存 取模型主要分为两类： • 1、信息检索模型 • 2、信息浏览模型
1、信息检索模型
Байду номын сангаас、信息浏览模型
• 1）平面浏览模型 • 2）目录导航模型 • 3）网状结构模型
• 平面浏览模型，也称平坦浏览模型，是为用户存 储于检索信息专门提供的一种平面组织的文档结 构。其缺点是平面浏览信息缺乏层次性的视图。 • 目录导航模型，也称层级结构模型，是将众多文 档和信息源按照主题或分类组织成一个按层次分、 具有隶属关系的等级存取结构。其结构层次分明、 浏览路径清晰，但当系统规模较大、目录层次较 多时不适合。 • 网状结构模型，是基于超文本超媒体技术的网络 信息浏览模型。以结点为信息存取电源，结点之 间以链路相连，采用网状交叉联络的方法将信息 单元及其相互关系采用“结点”和“链”有机地 组织起来，为用户提供非顺序性的信息浏览功能。
信息检索模型
例子：
q = 病毒 AND （计算机 OR 电脑）AND NOT医 d1: …据报道，计算机病毒近日猖獗… d2: …小王虽然是学医的，但对研究电脑病毒也很感兴趣，最近 发明了一种… d3: …计算机程序发现了爱滋病病毒的传播途径… 哪些文档会被检索出来？
布尔模型的优点
到目前为止，布尔模型是最常用的检索模型， 因为：
信息检索模型
信息检索模型是指如何对查询和文档进行表示，然 后对它们进行相似度计算的框架和方法。 本质上是对相关度建模。 信息检索模型是IR中的核心内容之一。
信息检索模型
一个信息检索模型是由文档表示、查询、关 系、模型框架构成的四元组。 四元组：System=(D,Q,F,R(dj,qi)) D 文档集的表示 Q 用户需求的表示 F 文档表示、查询表示和他们之间关系的 模型框架（Frame） R(dj ，qi) 给出Query qi和Document dj 的评 分
1
Sim(dj,q)=
如果存在qcc|(qcc∈qdnf)且对于任意ki, 有
gi(dj) = gi(qcc)
0 其他 例如: 文档集合D存在两篇文档d1和d2,其中,d1含有关键 词k1和k2,d2含有关键词k1和k3,则它们的文档向量分别为: d1 =(1,1,0) , d2 =(1,0,1) 根据匹配函数的定义,显然,d1与提问式q = k1 and （k2 or not k3）的匹配函数值是1,即d1与提问q是相关的; d2与 提问式q的匹配函数值是0, 表明d2与提问q是不相关的。
信息检索模型
内容提要
信息检索系统的形式化表示 布尔逻辑模型 向量空间模型 概率模型 其他检索模型
什么是模型？
模型是采用数学工具，对现实世界某种事物 或某种运动的抽象描述 面对相同的输入，模型的输出应能够无限地 逼近现实世界的输出
《信息检索模型》课件
向量空间模型
向量空间模型使用向量表示文档和查询，通过计算余弦相似度来衡量文档与查询的相关性。它能够更全面地度 量文档的相关性，但需要处理高维度的向量空间。
概率检索模型
概率检索模型基于统计方法，通过建模查询与文档的概率分布来进行信息检 索。其中，BM25算法是常用的概率检索模型算法之一。
实践应用
信息检索系统由多个组成部分构成，包括文本预处理、索引构建、查询解析 和结果排序等，这些组件协同工作以提供准确和相关的搜索结果。
信息检索模型
信息检索模型是用于描述和处理信息检索过程中的相关原理和算法。常见的 模型包括布尔模型、向量空间模型和概率检索模型。
布尔模型
布尔模型使用布尔运算符进行查询匹配，根据查询关键词的逻辑关系确定文 档是否与查询匹配。它简单而直观，但缺乏对文档相关性的度量。
《信息检索模型》PPT课 件
欢迎来到本课程关于《信息检索模型》的PPT课件。本课程将带您深入了解信 息检索的不同模型、系统以及实践应用，让您对这一领域有全面的认识。
信息检索概述
信息检索是指通过计算机系统从大量的信息资源中找到用户所需信息的过程。ห้องสมุดไป่ตู้具有悠久的历史并在诸多领域 得到广泛应用。
信息检索系统
信息检索在多个领域有着广泛的实践应用，包括搜索引擎、文本分类、推荐系统等。下面我们将通过案例分析 搜索引擎的信息检索模型。
总结与展望
信息检索领域持续发展，未来的趋势包括个性化搜索、多模态检索和语义搜索等。信息检索的进步将对我们的 生活和工作产生深远影响。
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文档逻辑视图
D是一个文档集合，通常由文档逻辑视图来表示。文档 逻辑视图可以是一组索引词或关键词。也可以用n-gram 方式表示。既可以自动提取，也可以是由人主观指定。 （从全文到一组标引词）
信息检索模型
Q是一个查询集合，用户任务的表达，由 查询需求的逻辑视图来表示。
F是一个框架,用以构建文档,查询以及它 们之间关系的模型
IR的两种形式: Ad Hoc and Filtering
Ad hoc retrieval (特别检索: 文档集合保持不变)
Q1 Q2
Q3
Collection “Fixed Size”
Q4 Q5
IR的两种形式: Ad Hoc and Filtering
Filtering(过滤: 用户需求不变)
User 2 Profile
索引词通常由名词构成，因为名词本身具有语 义，人们能够比较容易地理解它的意思。形容 词、副词、连词很少作为索引词，因为它们主 要起补充作用，不能单独表示语义。
布尔模型(Boolean Model)
布尔检索模型
一种简单的检索模型，它建立在经典的集合论和 布尔代数的基础上。
遵循两条基本规则: 每个索引词在一篇文档中只 有两种状态：出现或不出现，对应权值为 0或1。
任何命题公式的主析取范式都是存在的， 并且是唯一的。
布尔检索模型
首先b kc )
进一步表达为
qdnf (1,1,1) (1,1, 0) (1, 0, 0)
即：每一个分量都是三元组Ka
Kb
(ka , kb , kc ) 的二值向量
代数模型 广义向量模型 潜语义标引模型 神经网络模型
概率模型 推理网络模型 信任度网络模型
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扁平式模型 结构导向模型 超文本模型
经典信息检索模型
布尔模型 向量空间模型 经典概率模型
经典信息检索模型
经典的信息检索模型有三个：布尔模型、向量 模型和概率模型。
每篇文档可以用一组有代表性的关键词即索引 词集合来描述。索引词是文档中的词，其语义 可以帮助理解文档的主题；因此，索引词常用 于编制索引和概括文档的内容。
如果 sim(d j , q) 1，则表示文献dj与q相关，否则为 不相关。
sim(dj, q) 为该模型的匹配函数。
范式存在定理任一命题公式都存在着与之等值 的析取范式和合取范式
离散数学相关概念
主析取范式 定义 形如A＝A1∨A2∨……∨An
基中Ai(I=1,2,3……n) 为极小项 记为：∑（m1m2……m2n-1)
极小项 在n个变元的简单合取式中，若每个变元与其否 定不同时存在，而二者之一必出现且仅出现一次，这 种合取式叫做极小项
布尔模型 代数模型： 向量空间模型、广义向量空间模型、
潜在语义标引模型、神经网络模型 概率模型： 经典概率论模型、推理网络模型、
置信（信念）网络模型
信息检索模型的分类 集合论模型 模糊集合论模型
可扩展布尔模型 经典模型
检索:
用 户
特别检索 过滤
任
务
浏览
布尔模型 向量模型 概率模型
结构化模型 非重叠链表模型 邻近结点模型
索引词（标引词，关键祠）:可以用于指代文档内容的预选词 语,一般为名词或名词词组.
词干提取（英文中） countries => country，interesting => interest
组合词: 北京大学 中文分词（word segmentation），或称切词，主要在中文信息
处理中使用，即把一句话分成一个词的序列。如，“网络与分 布式系统实验室”，分词为“网络/ 与/ 分布式/ 系统/ 实验 室/”。
(1,1,0) (1,0,0)
(1,1,1)
布尔检索模型
定 的义 任： 意用 合取qdn分f表量示。查文询献q的dj 析取范式，qcc表示qdnf 与查询q的相似度为
sim(d j , q)
1 0
if qcc | (qcc otherwise
qdnf
)
(ki ,
gi (d
j)
gi (qcc ))
用连词∨把几个公式连接起来所构成的公 式叫做析取，而此析取式的每一组成部 分叫做析取项。 p或q，记作“p∨q”
非p ┐p
离散数学相关概念
析取范式： 仅由有限个简单合取式构成的析取式
A=(p∧┐q∧r)∨(┐p∧q)∨(q∧┐q) 合取范式：
仅由有限个简单析取式构成的合取式 A=(p∨┐q∨r)∧(┐p∨q)∧(q∨┐q)
R档(qdi,jd之j) 间是的一相个关排度序赋函予数一，个它排给序查值询qi和文 即: IR模型由上述四个要素组成
< D, Q, F, R(qi,dj) >
信息检索模型的分类
三类: 基于内容的信息检索模型,结构化模型, 浏览型检索模型.
基于内容的信息检索模型有 集合论模型：布尔模型、模糊集合模型、扩展
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相关概念
停用词（stop word），指文档中出现的连词，介词，冠词等并 无太大意义的词。例如在英文中常用的停用词有the，a, it等； 在中文中常见的有“是”，“的”，“地”等。
信息检索模型
信息检索模型的概述
信息检索模型
信息检索模型（IR model），依照用户查询， 对文档集合进行相关排序的一组前提假设和算 法。IR模型可形式地表示为一个四元组 < D, Q, F, R(qi,dj) > 其中D是一个文档集合，Q是一个查询集合，F 是一个对文档和查询建模的框架，R(qi,dj) 是一 个排序函数，它给查询qi和文档dj之间的相关度 赋予一个排序值
查询是由三种布尔逻辑运算符 and, or, not 连接索 引词组成的布尔表达式。
根据布尔逻辑的运算规定，提问式ｑ可以被表示 成由合取子项（conjunctive component）组成的 析取范式（disjunctive normal form，简称DNF） 形式。
离散数学相关概念
用连词∧把几个公式连接起来而构成的公 式叫做合取，而此合取式的每个组成部 分叫做合取项。p并且q，记作“p∧q”