每日学习一个数据结构-倒排表

倒排表（Inverted Index），也称为反向索引或倒排文件，在信息检索系统中是一种重要的数据结构。它主要用于快速搜索文档中的关键词，并找到包含这些关键词的所有文档。倒排表在搜索引擎、数据库管理系统和其他需要高效文本检索的应用程序中非常常见。

示意图

倒排表的基本概念

倒排表是相对于正排表（Forward Index）而言的。正排表是以文档为单位存储信息，而倒排表则是以单词或者词条为单位来组织信息。换句话说，倒排表是从单词到文档的映射，而不是从文档到单词的映射。

倒排表的数据结构

一个简单的倒排表可以表示为一个哈希表，其中键是词条（例如词汇表中的单词），值是一个列表，包含了所有包含该词条的文档的标识符（如文档ID）。更复杂的实现可能包括额外的信息，如词条在文档中的位置、频率等，以便支持更高级的功能，如相关性评分。

示例

假设我们有以下文档集合：

• Doc1: “The quick brown fox jumps over the lazy dog.”
• Doc2: “The lazy dog jumps over the quick brown cat.”

则一个简单的倒排表可能是这样的：

• “the”: [Doc1, Doc2]
• “quick”: [Doc1, Doc2]
• “brown”: [Doc1, Doc2]
• “fox”: [Doc1]
• “jumps”: [Doc1, Doc2]
• “over”: [Doc1, Doc2]
• “lazy”: [Doc1, Doc2]
• “dog”: [Doc1, Doc2]
• “cat”: [Doc2]

倒排表的优点

1. 快速检索：倒排表使得查找包含特定词汇的文档变得非常快，因为可以直接定位到词汇对应的文档列表。
2. 节省空间：与正排表相比，倒排表通常占用的空间更少，因为它不需要为每个文档存储所有的词汇。
3. 支持复杂查询：通过组合多个词条的文档列表，可以很容易地处理AND、OR、NOT等逻辑操作。

应用场景

• 搜索引擎：用于快速检索网页或其他类型的文档。
• 数据库：在关系型数据库中，倒排索引可以帮助加速全文搜索功能。
• 自然语言处理（NLP）：在处理大量文本数据时，倒排索引可以提高处理效率。

倒排表的设计可以根据具体应用的需求进行优化，例如使用压缩技术减少存储空间，或者通过分布式存储来提高大规模数据集上的性能。