项目日记(1): boost搜索引擎

1. 项目相关背景

2. 搜索引擎的相关宏原理

3. 搜索引擎的技术栈和项目环境

4. 正排索引, 倒排索引, 搜索引擎具体原理

5. 编写数据去标签化和数据清洗的模块parser(解析器).

1.项目相关背景

百度, 搜狗, 360等都有搜索引擎, 但是都是全网的搜索;

boost是进行站内搜索, 数据更少并且垂直.

观察通过不同的搜索引擎进行查找的时候会出现不同的关键字, 一般包括title, content, 网址, 时间等.

2. 搜索引擎的相关宏原理

实现用户通过客户端的浏览器输入关键字, 通过get方式, 然后http发送请求给服务端内存中的searcher, searcher再通过已经抓取好网页并且存放在data/*html目录下进行数据清理和去标签建立索引的步骤, 将查找到的多个网页的title, content, url进行拼接, 最后返回给用户一个新的网页.

在后面实现的部分主要是完成对客户端和服务端的流程, 爬虫网页数据就不做了.

3. 搜索引擎的技术栈和项目环境

技术栈:

c/c++, c++11, STL, 标准库boost, Jesoncpp, cppjieba, cpp-httplib, html5, css, js, jQuery, Ajax.

项目环境:

Centos 7云服务器, vim/g++/Makefile, vscode.

4. 正排索引, 倒排索引, 搜索引擎具体原理

正排索引: 由文档ID找到文档内容;

倒排索引: 根据文档的内容, 分词, 整理不重复的各个关键字, 对应到相应的文档ID.

举个栗子:

妈妈买了四斤蔬菜; 妈妈买了一斤肉; 妈妈买了三两饺子皮.

正排索引:

倒排索引:

5. 编写数据去标签化和数据清洗的模块parser(解析器)

5.1 官网下载标准库

首先到boost官网去下载好标准库; 网址: https://www.boost.org/

然后使用Xshell将下载好的标准库rz, 然后解包, 将标准库留下.

这里我是创建了一个boost_searcher目录来存放所有需要的文件数据.

其中boost_1_85_0就是boost下载好的标准库.

data目录下的input(从boost_1_85_0里面的doc目录下的html目录的全部数据拿出来的)存放原始html的数据, raw_html是处理过的文件数据.

parser.cc就是用来实现去标签化和数据清洗的函数.

5.2 去标签

一般html文件里面都是出现大量成对的标签, 我们只需要内容, 所以标签对我们没有作用要去除.

去除标签之后的每个文档如何区分捏?

使用\3进行标记区分文档. 读取的时候使用getline(ifstream, line); line就是\3.

5.3 编写parser代码

1. 在boost_searcher里创建一个parser.cc的文件;

2. 先实现大体的框架; 首先EnumFile递归原html的所有文档, 将它们放到file_list数组里面;

3. ParserHtml从file_list里面将文件读取出来并且解析出来title, content, url;

4. SaveHtml 是将解析好的数据文件写入到output里面.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <boost/filesystem.hpp>
#include <utility>
#include <fstream>
#include "util.hpp"
using namespace std;// 原来没处理过的html数据的文件目录.
const string src_path = "data/input";
// 将数据清洗以及去标签过的数据放到这个目录文件中
const string output = "data/raw_html/raw.txt";typedef struct DocInfo
{string title;string content;string url;
}DocInfo_t;//这里规定一下:
//const &: 输入;
//*: 输出;
//&: 输入输出;bool EnumFile(const string& src_file, vector<string>* file_list);bool ParserHtml(const vector<string>& file_list, vector<DocInfo>* results);bool SaveHtml(const vector<DocInfo_t>& result,const string& output);int main()
{//1. 递归将所有的html文件带路径的保存到file_list, 方便对文件进行一个个查询.vector<string> file_list;if(!EnumFile(src_path, &file_list)){cerr << "Enum File error!" << endl;return 1;}//2.按照file_list读取每个文件的内容.并且进行解析;vector<DocInfo_t> results;if(!ParserHtml(file_list, &results)){cerr << "Parser Html error!" << endl;return 2;}//3.将各个文件进行解析好的文件内容, 写入到output, \3为每个文档的分割符;if(!SaveHtml(results, output)){cerr << "Save Html error!" << endl;return 3;}return 0;
}

EnumFile模块:

1.首先使用到标准库里面的接口boost::filesystem以及path来查看是否src_file的资源路径是否存在.

2. 使用ecursive_directory_iterator对src_file资源进行遍历, 再进一步筛选是否为普通文件以及.html后缀的文件. 如果是的话就将其放到数组file_list里面.

bool EnumFile(const string& src_path, vector<string>* file_list)
{// 这里是标准库<boost/filesystem.hpp>提供的接口和结构体;namespace fs = boost::filesystem;fs::path root_path(src_path);// 实现判断原资源数据路径是否存在.if(!fs::exists(root_path)){cerr << src_path << "no exists" << endl;return false;}//进行html文档的遍历, 如果为空就是遍历完成了.fs::recursive_directory_iterator end;for(fs::recursive_directory_iterator iter(root_path); iter != end; iter++){//判断是否为普通文件, 因为html都是普通文件.if(!fs::is_regular_file(*iter)){continue;}//判断是否为html后缀的文件.if(iter->path().extension() != ".html"){continue;}cout << "debug: " << iter->path().string() << endl;//当前路径一定是合法的html为后缀的文件file_list->push_back(iter->path().string());}return true;
}

1. ParserHtml: 将处理好的源html数据存放在file里的, 对其进行遍历, 然后对文件中的title, content, url进行解析, 最后存放到result数组里面.

2. 然后使用ParserTitle进行将title解析; 因为title的内容都是放在<title> </title>里面;

我们只要找到<title> 和 </title> 然后将中间的内容切分即可.

3. ParserContent进行去标签获取内容, 采用状态机的方法, 枚举LABLE和CONTENT, 这里需要注意一般html里面开头也是标签, 所以初始化status是LABLE, 对file进行遍历, 如果遇到>那么就代表是标签的结束, status就是CONTENT, 如果遇到<那么就代表是标签的开始, status就是LABLE. 如果遇到\n, 我们需要使用\n做分隔符, 所以要把原来的变成空串, 最后将拼接好的字符串放到content.

4. ParserUrl进行url的解析, 那么我们boost官网查询和我们存放在自己的路径是不同的.

上面是url_head, 下面的url_tail只shangchu需要将data/input删除即可.

static bool ParserTitle(const string& file, string* title)
{size_t begin = file.find("<title>");if(begin == string::npos)return false;size_t end = file.find("</title");if(end == string::npos)return false;begin += string("<title>").size();if(begin > end)return false;*title = file.substr(begin, end - begin);return true;
}static bool ParserContent(const string& file, string* content)
{//去除html里面的标签;状态机enum status{LABLE,CONTENT};//默认一般html的开头都是标签.enum status s = LABLE;for(char c : file){switch(s){case LABLE:if(c == '>')s = CONTENT;case CONTENT:if(c == '<')s = LABLE;else{//原本文件的\n去除, 因为要用\n来做文本分割符;if(c == '\n')c = ' ';content->push_back(c);}break;default:break;}}return true;
}static bool ParserUrl(const string& file_path, string* url)
{//这个是网址拼接.string url_head = "https://www.boost.org/doc/libs/1_85_0/doc/html/accumulators.html";string url_tail = file_path.substr(src_path.size());*url = url_head + url_tail;return true;
}static void ShowDoc(const DocInfo& doc)
{cout << "title: " << doc.title << endl;cout << "content: " << doc.content << endl;cout << "url: " << doc.url << endl;}//将获取的html资源file_list解析处理后放到result;
bool ParserHtml(const vector<string>& file_list, vector<DocInfo_t>* results)
{for(const string& file : file_list){string result;//读取每个文件的内容;if(!ns_util::FileUtil::ReadFile(file, &result)){continue;}DocInfo_t doc;//解析文件, 读取title;if(!ParserTitle(result, &doc.title)){continue;}//解析文件, 读取content;if(!ParserContent(result, &doc.content)){continue;}//解析文件, 读取url;if(!ParserUrl(result, &doc.url)){continue;}results->push_back(move(doc)); //提高效率减少拷贝.//for testShowDoc(doc);break;}return true;
}

util.hpp: FileUtil是将每条源html的资源进行输出;

#pragma once#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <fstream>using namespace std;namespace ns_util
{class FileUtil{public://读取文件file_path里面的内容并且放到out;static bool ReadFile(const string& file_path, string* out){ifstream in(file_path, ios::in);//如果没有打开文件成功if(!in.is_open()){cerr << "open file" << file_path << "error" << endl;return false;}string line;while(!getline(in, line)){*out += line;}in.close();return true;}};
};

SaveHtml:将解析好的数据进行文档分割和内容分割. 将解析好的数据以这种方式写入到output.

//将解析的数据读写到output每个文档\n分割, 每个文档的title, content, url以\3分割.
bool SaveHtml(const vector<DocInfo_t>& result,const string& output)
{
#define SEP '\3'//采用二进制方式写入;ofstream out(output, ios::out | ios::binary);if(!out.is_open()){cerr << "open " << output << "failed!" << endl;return false;}for(auto& item : result){string out_string;out_string = item.title;out_string += SEP;out_string += item.content;out_string += SEP;out_string += item.url;out_string += '\n';out.write(out_string.c_str(), out_string.size());}out.close();return true;
}