结构化搜索

精确值查找

当进行精确值查找时，我们会使用过滤器（filters）。过滤器很重要，因为它们执行速度非常快，不会计算相关度（直接跳过了整个评分阶段）而且很容易被缓存。请尽可能多的使用过滤式查询。

term 查询

我们首先来看最为常用的 term 查询，可以用它处理数字（numbers）、布尔值（Booleans）、日期（dates）以及文本（text）。

让我们以下面的例子开始介绍，创建并索引一些表示产品的文档，文档里有字段 price 和 productID （ 价格 和 产品ID ）

POST /my_store/products/_bulk
{ "index": { "_id": 1 }}
{ "price" : 10, "productID" : "XHDK-A-1293-#fJ3" }
{ "index": { "_id": 2 }}
{ "price" : 20, "productID" : "KDKE-B-9947-#kL5" }
{ "index": { "_id": 3 }}
{ "price" : 30, "productID" : "JODL-X-1937-#pV7" }
{ "index": { "_id": 4 }}
{ "price" : 30, "productID" : "QQPX-R-3956-#aD8" }

我们想要做的是查找具有某个价格的所有产品，有关系数据库背景的人肯定熟悉 SQL，如果我们将其用 SQL 形式表达，会是下面这样：

SELECT document FROM products WHERE  price = 20

在 Elasticsearch 的查询表达式（query DSL）中，我们可以使用 term 查询达到相同的目的。 term 查询会查找我们指定的精确值。作为其本身， term 查询是简单的。它接受一个字段名以及我们希望查找的数值：

GET /my_store/products/_search
{"query" : {"term" : {"price" : 20}}
}

通常当查找一个精确值的时候，我们不希望对查询进行评分计算。只希望对文档进行包括或排除的计算，所以我们会使用 constant_score 查询以非评分模式来执行 term 查询并以一作为统一评分。

最终组合的结果是一个 constant_score 查询，它包含一个 term 查询：

GET /my_store/products/_search
{"query" : {"constant_score" : { "filter" : {"term" : { "price" : 20}}}}
}

组合过滤器

前面的例子是单个过滤器（filter）的使用方式。在实际应用中，我们很有可能会过滤多个值或字段。比方说，怎样用 Elasticsearch 来表达下面的 SQL ？

SELECT product FROM products WHERE (price = 20 OR productID = "XHDK-A-1293-#fJ3") AND  (price != 30)

这种情况下，我们需要 bool （布尔）过滤器。这是个复合过滤器（compound filter），它可以接受多个其他过滤器作为参数，并将这些过滤器结合成各式各样的布尔（逻辑）组合。

布尔过滤器

一个 bool 过滤器由三部分组成：

{"bool" : {"must" :     [],"should" :   [],"must_not" : [],}
}

must 所有的语句都必须（must）匹配，与 AND 等价。

must_not 所有的语句都不能（must not）匹配，与 NOT 等价。

should 至少有一个语句要匹配，与 OR 等价。

就这么简单！当我们需要多个过滤器时，只须将它们置入 bool 过滤器的不同部分即可。

一个 bool 过滤器的每个部分都是可选的（例如，我们可以只有一个 must 语句），而且每个部分内部可以只有一个或一组过滤器。

用 Elasticsearch 来表示本部分开始处的 SQL 例子，将两个 term 过滤器置入 bool 过滤器的 should 语句内，再增加一个语句处理 NOT 非的条件：

GET /my_store/products/_search
{"query" : {"bool" : {"should" : [{ "term" : {"price" : 20}}, { "term" : {"productID" : "XHDK-A-1293-#fJ3"}} ],"must_not" : {"term" : {"price" : 30} }}}
}

嵌套布尔过滤器

尽管 bool 是一个复合的过滤器，可以接受多个子过滤器，需要注意的是 bool 过滤器本身仍然还只是一个过滤器。这意味着我们可以将一个 bool 过滤器置于其他 bool 过滤器内部，这为我们提供了对任意复杂布尔逻辑进行处理的能力。对于以下这个 SQL 语句：

SELECT document FROM products WHERE productID = "KDKE-B-9947-#kL5" OR (productID = "JODL-X-1937-#pV7" AND price = 30 )

我们将其转换成一组嵌套的 bool 过滤器：

GET /my_store/products/_search
{"query" : {"bool" : {"should" : [{ "term" : {"productID" : "KDKE-B-9947-#kL5"}},{ "bool" : { "must" : [{ "term" : {"productID" : "JODL-X-1937-#pV7"}}, { "term" : {"price" : 30}} ]}}]}}
}

因为 term 和 bool 过滤器是兄弟关系，他们都处于外层的布尔逻辑 should 的内部，返回的命中文档至少须匹配其中一个过滤器的条件。
这两个 term 语句作为兄弟关系，同时处于 must 语句之中，所以返回的命中文档要必须都能同时匹配这两个条件。

查找多个精确值

term 查询对于查找单个值非常有用，但通常我们可能想搜索多个值。如果我们想要查找价格字段值为 $20 或 $30 的文档该如何处理呢？不需要使用多个 term 查询，我们只要用单个 terms 查询（注意末尾的 s ），terms 查询好比是 term 查询的复数形式（以英语名词的单复数做比）。它几乎与 term 的使用方式一模一样，与指定单个价格不同，我们只要将 term 字段的值改为数组即可：

与 term 查询一样，也需要将其置入 filter 语句的常量评分查询中使用：

GET /my_store/products/_search
{"query" : {"constant_score" : {"filter" : {"terms" : { "price" : [20, 30]}}}}
}

包含，而不是相等

一定要了解 term 和 terms 是包含（contains）操作，而非等值（equals)判断。如何理解这句话呢？如果我们有一个 term（词项）过滤器 { “term” : { “tags” : “search” } } ，它会与以下两个文档同时匹配：

{ "tags" : ["search"] }
{ "tags" : ["search", "open_source"] }

尽管第二个文档包含除 search 以外的其他词，它还是被匹配并作为结果返回。

范围查询

数字范围

对于数字，只介绍如何处理精确值查询。实际上，对数字范围进行过滤有时会更有用。例如，我们可能想要查找所有价格大于 $20 且小于 $40 美元的产品。在 SQL 中，范围查询可以表示为：

SELECT document FROM products WHERE price BETWEEN 20 AND 40

Elasticsearch 有 range 查询，不出所料地，可以用它来查找处于某个范围内的文档。range 查询可同时提供包含（inclusive）和不包含（exclusive）这两种范围表达式，可供组合的选项如下：

gt: > 大于（greater than）
lt: < 小于（less than）
gte: >= 大于或等于（greater than or equal to）
lte: <= 小于或等于（less than or equal to）

GET /my_store/products/_search
{"query" : {"constant_score" : {"filter" : {"range" : {"price" : {"gte" : 20,"lt"  : 40}}}}}
}

日期范围

range 查询同样可以应用在日期字段上：

"range" : {"timestamp" : {"gt" : "2014-01-01 00:00:00","lt" : "2014-01-07 00:00:00"}
}

当使用它处理日期字段时， range 查询支持对日期计算（date math）进行操作，比方说，如果我们想查找时间戳在过去一小时内的所有文档：

"range" : {"timestamp" : {"gt" : "now-1h"}
}

这个过滤器会一直查找时间戳在过去一个小时内的所有文档，让过滤器作为一个时间滑动窗口（sliding window）来过滤文档。日期计算还可以被应用到某个具体的时间，并非只能是一个像 now 这样的占位符。

只要在某个日期后加上一个双管符号 (||) 并紧跟一个日期数学表达式就能做到

"range" : {"timestamp" : {"gt" : "2014-01-01 00:00:00","lt" : "2014-01-01 00:00:00||+1M" }
}

早于 2014 年 1 月 1 日加 1 月（2014 年 2 月 1 日零时）

字符串范围

range 查询同样可以处理字符串字段，字符串范围可采用字典顺序（lexicographically）或字母顺序（alphabetically）。例如，下面这些字符串是采用字典序（lexicographically）排序的： 5, 50, 6, B, C, a, ab, abb, abc, b

在倒排索引中的词项就是采取字典顺序（lexicographically）排列的，这也是字符串范围可以使用这个顺序来确定的原因。

如果我们想查找从 a 到 b （不包含）的字符串，同样可以使用 range 查询语法：

"range" : {"title" : {"gte" : "a","lt" :  "b"}
}

注意基数：
数字和日期字段的索引方式使高效地范围计算成为可能。但字符串却并非如此，要想对其使用范围过滤，Elasticsearch 实际上是在为范围内的每个词项都执行 term 过滤器，这会比日期或数字的范围过滤慢许多。

字符串范围在过滤低基数（low cardinality）字段（即只有少量唯一词项）时可以正常工作，但是唯一词项越多，字符串范围的计算会越慢。

处理Null值

如果一个字段没有值，那么如何将它存入倒排索引中的呢？这是个有欺骗性的问题，因为答案是：什么都不存。

如何将某个不存在的字段存储在这个数据结构中呢？无法做到！简单的说，一个倒排索引只是一个 token 列表和与之相关的文档信息，如果字段不存在，那么它也不会持有任何 token，也就无法在倒排索引结构中表现。

最终，这也就意味着，null, [] （空数组）和 [null] 所有这些都是等价的，它们无法存于倒排索引中。显然，世界并不简单，数据往往会有缺失字段，或有显式的空值或空数组。为了应对这些状况，Elasticsearch 提供了一些工具来处理空或缺失值。

存在查询

第一件武器就是 exists 存在查询。这个查询会返回那些在指定字段有任何值的文档，让我们索引一些示例文档并用标签的例子来说明：

我们的目标是找到那些被设置过标签字段的文档，并不关心标签的具体内容。只要它存在于文档中即可，用 SQL 的话就是用 IS NOT NULL 非空进行查询：

SELECT tags FROM posts WHERE tags IS NOT NULL

在 Elasticsearch 中，使用 exists 查询的方式如下：

GET /my_index/posts/_search
{"query" : {"constant_score" : {"filter" : {"exists" : { "field" : "tags" }}}}
}

尽管文档有 null 值，但它仍会被命中返回。字段之所以存在，是因为标签有实际值（ search ）可以被索引，所以 null 对过滤不会产生任何影响。显而易见，只要 tags 字段存在项（term）的文档都会命中并作为结果返回。

缺失查询

早版本的missing关键字专门用来判断缺少字段，但后来发现exists可以同时满足为空、非空这2个需求，与以下 SQL 表达的意思类似：

SELECT tags FROM posts WHERE tags IS NULL

ElasticSearch的使用方式：

GET /my_index/posts/_search
{"query" : {"bool": {"must_not": {"exists": {"field" : "tags"}}}}
}

当 null 的意思是 null

有时候我们需要区分一个字段是没有值，还是它已被显式的设置成了 null 。

在之前例子中，我们看到的默认的行为是无法做到这点的；数据被丢失了。不过幸运的是，我们可以选择将显式的 null 值替换成我们指定占位符（placeholder）。在为字符串（string）、数字（numeric）、布尔值（Boolean）或日期（date）字段指定映射时，同样可以为之设置 null_value 空值，用以处理显式 null 值的情况。不过即使如此，还是会将一个没有值的字段从倒排索引中排除。

当选择合适的 null_value 空值的时候，需要保证以下几点：它会匹配字段的类型，我们不能为一个 date 日期字段设置字符串类型的 null_value 。它必须与普通值不一样，这可以避免把实际值当成 null 空的情况。

全文搜索

匹配查询

匹配查询 match 是个核心查询。无论需要查询什么字段， match 查询都应该会是首选的查询方式。它是一个高级全文查询，这表示它既能处理全文字段，又能处理精确字段。这就是说， match 查询主要的应用场景就是进行全文搜索，我们以下面一个简单例子来说明全文搜索是如何工作的：

我们先创建一个搜索，并添加数据

DELETE /my_index PUT /my_index
{ "settings": { "number_of_shards": 1 }} POST /my_index/my_type/_bulk
{ "index": { "_id": 1 }}
{ "title": "The quick brown fox" }
{ "index": { "_id": 2 }}
{ "title": "The quick brown fox jumps over the lazy dog" }
{ "index": { "_id": 3 }}
{ "title": "The quick brown fox jumps over the quick dog" }
{ "index": { "_id": 4 }}
{ "title": "Brown fox brown dog" }

单个词查询

我们用第一个示例来解释使用 match 查询搜索全文字段中的单个词：

GET /my_index/my_type/_search
{"query": {"match": {"title": "QUICK!"}}
}

Elasticsearch 执行上面这个 match 查询的步骤是：

检查字段类型 。标题 title 字段是一个 string 类型（ analyzed ）已分析的全文字段，这意味着查询字符串本身也应该被分析。

分析查询字符串 。将查询的字符串 QUICK! 传入标准分析器中，输出的结果是单个项 quick 。因为只有一个单词项，所以 match 查询执行的是单个底层 term 查询。

查找匹配文档 。用 term 查询在倒排索引中查找 quick 然后获取一组包含该项的文档，本例的结果是文档：1、2 和 3 。

为每个文档评分 。用 term 查询计算每个文档相关度评分 _score ，这是种将词频（term frequency，即词 quick 在相关文档的 title 字段中出现的频率）和反向文档频率（inverse document frequency，即词 quick 在所有文档的 title 字段中出现的频率），以及字段的长度（即字段越短相关度越高）相结合的计算方式。参见相关性的介绍。

这个过程给我们以下（经缩减）结果：

"hits": [{"_id":      "1","_score":   0.5, "_source": {"title": "The quick brown fox"}},{"_id":      "3","_score":   0.44194174, "_source": {"title": "The quick brown fox jumps over the quick dog"}},{"_id":      "2","_score":   0.3125, "_source": {"title": "The quick brown fox jumps over the lazy dog"}}
]

文档 1 最相关，因为它的 title 字段更短，即 quick 占据内容的一大部分。
文档 3 比文档 2 更具相关性，因为在文档 3 中 quick 出现了两次。

多词查询

如果我们一次只能搜索一个词，那么全文搜索就会不太灵活，幸运的是 match 查询让多词查询变得简单：

GET /my_index/my_type/_search
{"query": {"match": {"title": "BROWN DOG!"}}
}

上面这个查询返回所有四个文档：

{"hits": [{"_id":      "4","_score":   0.73185337, "_source": {"title": "Brown fox brown dog"}},{"_id":      "2","_score":   0.47486103, "_source": {"title": "The quick brown fox jumps over the lazy dog"}},{"_id":      "3","_score":   0.47486103, "_source": {"title": "The quick brown fox jumps over the quick dog"}},{"_id":      "1","_score":   0.11914785, "_source": {"title": "The quick brown fox"}}]
}

文档 4 最相关，因为它包含词 “brown” 两次以及 “dog” 一次。
文档 2、3 同时包含 brown 和 dog 各一次，而且它们 title 字段的长度相同，所以具有相同的评分。
文档 1 也能匹配，尽管它只有 brown 没有 dog 。

因为 match 查询必须查找两个词（ [“brown”,“dog”] ），它在内部实际上先执行两次 term 查询，然后将两次查询的结果合并作为最终结果输出。为了做到这点，它将两个 term 查询包入一个 bool 查询中，详细信息见布尔查询。以上示例告诉我们一个重要信息：即任何文档只要 title 字段里包含指定词项中的至少一个词就能匹配，被匹配的词项越多，文档就越相关。

提高精度

用任意查询词项匹配文档可能会导致结果中出现不相关的长尾。这是种散弹式搜索。可能我们只想搜索包含所有词项的文档，也就是说，不去匹配 brown OR dog ，而通过匹配 brown AND dog 找到所有文档。 match 查询还可以接受 operator 操作符作为输入参数，默认情况下该操作符是 or 。我们可以将它修改成 and 让所有指定词项都必须匹配：

GET /my_index/my_type/_search
{"query": {"match": {"title": {      "query":    "BROWN DOG!","operator": "and"}}}
}

match 查询的结构需要做稍许调整才能使用 operator 操作符参数。

这个查询可以把文档 1 排除在外，因为它只包含两个词项中的一个。

控制精度

在所有与任意间二选一有点过于非黑即白。如果用户给定 5 个查询词项，想查找只包含其中 4 个的文档，该如何处理？将 operator 操作符参数设置成 and 只会将此文档排除。

有时候这正是我们期望的，但在全文搜索的大多数应用场景下，我们既想包含那些可能相关的文档，同时又排除那些不太相关的。换句话说，我们想要处于中间某种结果。

match 查询支持 minimum_should_match 最小匹配参数，这让我们可以指定必须匹配的词项数用来表示一个文档是否相关。我们可以将其设置为某个具体数字，更常用的做法是将其设置为一个百分数，因为我们无法控制用户搜索时输入的单词数量：

GET /my_index/my_type/_search
{"query": {"match": {"title": {"query":                "quick brown dog","minimum_should_match": "75%"}}}
}

当给定百分比的时候， minimum_should_match 会做合适的事情：在之前三词项的示例中， 75% 会自动被截断成 66.6% ，即三个里面两个词。无论这个值设置成什么，至少包含一个词项的文档才会被认为是匹配的。

参数 minimum_should_match 的设置非常灵活，可以根据用户输入词项的数目应用不同的规则。

为了完全理解 match 是如何处理多词查询的，我们就需要查看如何使用 bool 查询将多个查询条件组合在一起。

组合查询

在组合过滤器中，我们讨论过如何使用 bool 过滤器通过 and 、 or 和 not 逻辑组合将多个过滤器进行组合。

在查询中， bool 查询有类似的功能，只有一个重要的区别。过滤器做二元判断：文档是否应该出现在结果中？但查询更精妙，它除了决定一个文档是否应该被包括在结果中，还会计算文档的相关程度。

与过滤器一样， bool 查询也可以接受 must 、 must_not 和 should 参数下的多个查询语句。比如：

GET /my_index/my_type/_search
{"query": {"bool": {"must":     { "match": { "title": "quick" }},"must_not": { "match": { "title": "lazy"  }},"should": [{ "match": { "title": "brown" }},{ "match": { "title": "dog"   }}]}}
}

以上的查询结果返回 title 字段包含词项 quick 但不包含 lazy 的任意文档。目前为止，这与 bool 过滤器的工作方式非常相似。

区别就在于两个 should 语句，也就是说：一个文档不必包含 brown 或 dog 这两个词项，但如果一旦包含，我们就认为它们更相关：

{"hits": [{"_id":      "3","_score":   0.70134366, "_source": {"title": "The quick brown fox jumps over the quick dog"}},{"_id":      "1","_score":   0.3312608,"_source": {"title": "The quick brown fox"}}]
}

文档 3 会比文档 1 有更高评分是因为它同时包含 brown 和 dog 。

评分计算

bool 查询会为每个文档计算相关度评分 _score ，再将所有匹配的 must 和 should 语句的分数 _score 求和，最后除以 must 和 should 语句的总数。 must_not 语句不会影响评分；它的作用只是将不相关的文档排除。

控制精度

所有 must 语句必须匹配，所有 must_not 语句都必须不匹配，但有多少 should 语句应该匹配呢？默认情况下，没有 should 语句是必须匹配的，只有一个例外：那就是当没有 must 语句的时候，至少有一个 should 语句必须匹配。

就像我们能控制 match 查询的精度一样，我们可以通过 minimum_should_match 参数控制需要匹配的 should 语句的数量，它既可以是一个绝对的数字，又可以是个百分比：

GET /my_index/my_type/_search
{"query": {"bool": {"should": [{ "match": { "title": "brown" }},{ "match": { "title": "fox"   }},{ "match": { "title": "dog"   }}],"minimum_should_match": 2 }}
}

这也可以用百分比表示

这个查询结果会将所有满足以下条件的文档返回： title 字段包含 “brown” AND “fox” 、 “brown” AND “dog” 或 “fox” AND “dog” 。如果有文档包含所有三个条件，它会比只包含两个的文档更相关。

如何使用布尔匹配

目前为止，可能已经意识到多词 match 查询只是简单地将生成的 term 查询包裹在一个 bool 查询中。如果使用默认的 or 操作符，每个 term 查询都被当作 should 语句，这样就要求必须至少匹配一条语句。以下两个查询是等价的：

{"match": { "title": "brown fox"}
}

{"bool": {"should": [{ "term": { "title": "brown" }},{ "term": { "title": "fox"   }}]}
}

如果使用 and 操作符，所有的 term 查询都被当作 must 语句，所以所有（all）语句都必须匹配。以下两个查询是等价的：

{"match": {"title": {"query":    "brown fox","operator": "and"}}
}

{"bool": {"must": [{ "term": { "title": "brown" }},{ "term": { "title": "fox"   }}]}
}

如果指定参数 minimum_should_match ，它可以通过 bool 查询直接传递，使以下两个查询等价：

{"match": {"title": {"query":                "quick brown fox","minimum_should_match": "75%"}}
}

{"bool": {"should": [{ "term": { "title": "brown" }},{ "term": { "title": "fox"   }},{ "term": { "title": "quick" }}],"minimum_should_match": 2 }
}

因为只有三条语句，match 查询的参数 minimum_should_match 值 75% 会被截断成 2 。即三条 should 语句中至少有两条必须匹配。

当然，我们通常将这些查询用 match 查询来表示，但是如果了解 match 内部的工作原理，我们就能根据自己的需要来控制查询过程。有些时候单个 match 查询无法满足需求，比如为某些查询条件分配更高的权重。我们会在下一小节中看到这个例子。

查询语句提升权重

当然 bool 查询不仅限于组合简单的单个词 match 查询，它可以组合任意其他的查询，以及其他 bool 查询。普遍的用法是通过汇总多个独立查询的分数，从而达到为每个文档微调其相关度评分 _score 的目的。

假设想要查询关于 “full-text search（全文搜索）” 的文档，但我们希望为提及 “Elasticsearch” 或 “Lucene” 的文档给予更高的权重，这里更高权重是指如果文档中出现 “Elasticsearch” 或 “Lucene” ，它们会比没有的出现这些词的文档获得更高的相关度评分 _score ，也就是说，它们会出现在结果集的更上面。

一个简单的 bool 查询允许我们写出如下这种非常复杂的逻辑：

GET /_search
{"query": {"bool": {"must": {"match": {"content": { "query":    "full text search","operator": "and"}}},"should": [ { "match": { "content": "Elasticsearch" }},{ "match": { "content": "Lucene"        }}]}}
}

content 字段必须包含 full 、 text 和 search 所有三个词。
如果 content 字段也包含 Elasticsearch 或 Lucene ，文档会获得更高的评分 _score 。

should 语句匹配得越多表示文档的相关度越高。目前为止还挺好。但是如果我们想让包含 Lucene 的有更高的权重，并且包含 Elasticsearch 的语句比 Lucene 的权重更高，该如何处理?

我们可以通过指定 boost 来控制任何查询语句的相对的权重， boost 的默认值为 1 ，大于 1 会提升一个语句的相对权重。所以下面重写之前的查询：

GET /_search
{"query": {"bool": {"must": {"match": {  "content": {"query":    "full text search","operator": "and"}}},"should": [{ "match": {"content": {"query": "Elasticsearch","boost": 3 }}},{ "match": {"content": {"query": "Lucene","boost": 2 }}}]}}
}

这些语句使用默认的 boost 值 1 。
这条语句更为重要，因为它有最高的 boost 值。
这条语句比使用默认值的更重要，但它的重要性不及 Elasticsearch 语句。

boost 参数被用来提升一个语句的相对权重（ boost 值大于 1 ）或降低相对权重（ boost 值处于 0 到 1 之间），但是这种提升或降低并不是线性的，换句话说，如果一个 boost 值为 2 ，并不能获得两倍的评分 _score 。

相反，新的评分 _score 会在应用权重提升之后被归一化，每种类型的查询都有自己的归一算法，细节超出了本书的范围，所以不作介绍。

简单的说，更高的 boost 值为我们带来更高的评分 _score 。如果不基于 TF/IDF 要实现自己的评分模型，我们就需要对权重提升的过程能有更多控制，可以使用 function_score 查询操纵一个文档的权重提升方式而跳过归一化这一步骤。

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