《信息存储与检索》课件

信息存储与检索信息存储与检索，是计算机科学与信息管理的重要领域它涉及信息从创建到最终呈现的整个过程，包括信息存储、组织、访问和利用课程介绍课程目标课程内容教学方法本课程旨在帮助学生掌握信息存储与检索的本课程将涵盖信息理论基础、数据结构、存本课程将采用课堂讲授、案例分析、分组讨基本理论、技术和应用，培养学生在信息化储技术、检索模型、信息度量、信息检索系论、实践操作等多种教学方法，帮助学生深时代高效获取、管理和利用信息的能力统、文本分类、聚类分析、个性化推荐等内入理解课程内容容信息理论基础信息熵互信息数据压缩信息通道信息熵是信息不确定性的度量互信息是两个随机变量之间相数据压缩是利用信息理论中的信息通道是信息传输的媒介，，表示信息量的大小信息熵互依赖程度的度量，表示一个编码技术，减少数据存储和传包括信源、信道和信宿越大，不确定性越高，信息量随机变量包含另一个随机变量输所需的存储空间和带宽越小的信息量信息表示文本表示图像表示文本信息通常使用字符序列表示图像可以用像素矩阵表示，每个，例如或编码像素包含颜色信息还可以使用ASCII Unicode单词和句子则通过词法分析和特征提取方法，如颜色直方图或句法分析进行解析边缘检测，提取图像特征音频表示视频表示音频信息可以被表示为声波的数视频信息通常由一系列图像帧构字信号，例如使用或成，每个帧都包含图像信息视WAV格式语音识别技术可以将频还可以包含音频信息和元数据MP3音频信号转换为文本，如时间戳数据结构数据存储方式索引结构12信息检索系统中的数据需要高效地存储和管理索引是快速查找数据的关键，常用的索引结构包括倒排索引、树等B+数据压缩数据组织34压缩技术可以减少存储空间，提高检索速度合理组织数据可以提高检索效率，减少冗余信息存储技术索引结构存储介质索引是提高检索效率的关键技术常用的索引结构包括树、倒存储介质的选择会影响信息的存储效率和可靠性常见的存储介B排索引等树是一种平衡树，适用于大规模数据存储，支持快质包括磁盘、固态硬盘、云存储等磁盘是一种机械存储设备，B速查找和更新倒排索引是一种将单词与包含该单词的文档相关容量大，价格低廉，适合存储大量数据固态硬盘是一种电子存联的数据结构，可有效地进行关键词检索储设备，速度快，功耗低，适合存储关键信息云存储是一种基于互联网的存储方式，具有高可用性、可扩展性等特点，适合存储海量数据检索模型模型定义检索模型定义了文档和查询之间的匹配关系，并对结果进行排序模型类型常见模型包括布尔模型、向量空间模型、概率模型和语义模型等模型评估评估指标用于衡量检索模型的性能，例如查准率、查全率和值F1布尔检索模型基本原理优势局限性应用场景布尔检索模型使用布尔运算（简单易懂，易于实现查询结仅能处理精确匹配，无法理解适合用于精确查询，例如法律、、）来组合果准确，避免了信息噪音语义缺乏排序机制，无法根数据库、文献检索等AND ORNOT查询词，并返回与查询匹配的据相关性对结果进行排序文档集合向量空间检索模型向量表示相似度计算结果排序每个文档和查询都被表示为一个向量，每个通过计算文档向量和查询向量之间的相似度根据相似度得分对检索结果进行排序，相似维度对应一个不同的词语来衡量相关性度高的文档排在前面概率检索模型基于概率理论贝叶斯网络12利用概率论来计算文档和查询使用贝叶斯定理计算文档和查的相关性，将检索看作一个分询的条件概率，并使用贝叶斯类问题，通过计算文档属于特网络来表示文档和查询之间的定主题的概率来进行排序关系语言模型优势34将文档和查询视为语言模型，能够有效地处理查询词的语义通过计算查询在文档中的出现和语境信息，并提供更准确的概率来进行排序排序结果语义检索模型理解语义提升检索效果语义检索模型利用自然语言处理语义检索模型可以有效地解决同技术，理解查询词语的含义和上义词、多义词和自然语言表达方下文关系，并根据语义相似性进式多样性带来的检索问题，提升行检索它突破了传统关键词匹检索结果的准确性和相关性配的局限性，能够更准确地理解用户意图多种技术应用语义检索模型涵盖了多种技术，包括词嵌入、知识图谱、深度学习等，不断提高着语义理解能力和检索效果文献评价指标精确率召回率

1.

2.12检索结果中相关文档占所有检检索结果中相关文档占所有相索结果的比例关文档的比例值平均精度

3.F

14.34精确率和召回率的调和平均数衡量检索结果排序质量的指标，综合衡量检索效果，反映检索系统对相关文档排序的准确性信息度量信息熵互信息信息熵衡量信息的不确定性信互信息衡量两个随机变量之间的息熵越大，信息的不确定性越高相互依赖程度互信息越大，依赖性越强散度杰卡德相似度KL散度衡量两个概率分布之间的杰卡德相似度衡量两个集合之间KL差异性散度越大，差异性越的相似程度杰卡德相似度越大KL大，相似程度越高信息检索系统系统架构用户界面数据存储与检索信息检索系统包含多个组件，如索引器、查用户界面是用户与信息检索系统交互的桥梁信息检索系统使用索引和数据存储技术来高询处理器和排序器这些组件协同工作以提，允许用户输入查询并查看检索结果效存储和检索大量数据供高效且准确的检索结果网络爬虫定义与功能爬虫分类爬虫技术网络爬虫是一种自动化程序，根据爬虫的访问策略，可以分爬虫技术涉及网页抓取、数据用于从互联网上收集数据它为通用爬虫和聚焦爬虫解析、数据存储等多个方面通过模拟用户行为，访问网页通用爬虫旨在收集互联网上的、提取信息并将其存储在数据所有信息，而聚焦爬虫只关注常用的爬虫框架包括Scrapy库中特定主题或网站的网页、等，它们Beautiful Soup爬虫可以帮助我们获取大量数提供了方便的工具和库，帮助据，例如网页内容、图片、视开发者快速构建爬虫程序频等，用于各种应用场景，例如搜索引擎、数据分析、价格监控等索引建立文档预处理1文本清理、分词、词干提取、停用词去除等步骤，为索引构建准备数据倒排索引2建立词语和文档的映射关系，方便快速查找包含特定词语的文档索引优化3压缩存储、索引合并等技术优化索引结构，提高检索效率排序算法排序算法概述排序算法是指将一组数据按照特定顺序进行排列的过程常用的排序算法包括冒泡排序、插入排序、选择排序、归并排序和快速排序等时间复杂度排序算法的时间复杂度衡量的是算法执行所需的时间，通常用大表示法表示例如，冒泡排序的时间复杂度为，而快速排序的时间复O On^2杂度为On logn空间复杂度排序算法的空间复杂度衡量的是算法执行所需额外的存储空间例如，插入排序的空间复杂度为，而归并排序的空间复杂度为O1On稳定性排序算法的稳定性是指相等元素在排序前后相对位置是否保持不变例如，插入排序是稳定的，而快速排序是不稳定的文本分类模型评估1测试集预测结果模型训练2训练集数据训练模型特征提取3文本转化为特征向量数据预处理4清理、规范化文本数据文本分类是将文本数据分配到预定义的类别中的过程它广泛应用于自然语言处理领域，例如垃圾邮件过滤、情感分析和主题识别聚类分析数据分组1将数据划分成多个组，组内数据相似，组间数据差异较大无监督学习2不需要事先标记数据类别，通过算法自动发现数据分组应用广泛3文本挖掘、图像识别、客户细分等算法选择

4、层次聚类、密度聚类等K-Means个性化推荐用户画像推荐算法推荐系统反馈机制分析用户的兴趣、行为和偏好根据用户画像，使用协同过滤根据推荐列表，向用户展示个根据用户反馈，不断优化推荐，建立用户画像、内容推荐等算法生成推荐列性化推荐内容模型和推荐内容表搜索引擎优化提升网站排名关键词研究内容优化链接建设搜索引擎优化旨在提了解目标用户搜索的关键词，高质量、原创、与关键词相关高质量的外链指向网站，提升SEO高网站在搜索结果页面并将这些关键词有效地融入网的优质内容，满足用户需求，网站权威性和信任度，提高搜中的排名站内容提升用户停留时间索排名SERP通过优化网站内容、结构和技关键词研究工具帮助分析关键定期更新内容，保持网站活跃链接建设需要谨慎，避免低质术方面，吸引更多用户访问词竞争度和搜索量，指导优化度，吸引搜索引擎爬虫抓取新量链接，防止搜索引擎惩罚策略内容信息检索伦理信息隐私保护网络安全公平公正知识产权保护保护用户的个人信息，防止滥确保信息检索系统的安全性和提供公平公正的信息检索结果尊重知识产权，合理使用信息用或泄露可靠性，防止攻击和数据丢失，避免歧视或偏见，避免侵权行为学习总结知识体系掌握信息存储与检索的核心概念和基本理论应用实践了解常见信息检索系统，并能进行简单的检索操作前沿探索关注信息检索领域的前沿发展趋势，并能进行简单的分析经典论文分享本课程将介绍信息检索领域一些经典论文，例如“A和probabilistic modelfor informationretrieval”“TF-IDF”这些论文奠定了信息检索领域的基础，并为后续研究提供了重要的参考开源工具演示演示常用的开源工具，如、、等Elasticsearch SolrLucene这些工具可以帮助学生了解信息检索系统的实际应用，并进行简单的实验和测试前沿发展趋势跨语言检索深度学习模型跨语言检索技术突破了语言障碍深度学习模型在文本表示、语义，实现不同语言信息之间的相互理解等方面取得突破，提升检索检索效果知识图谱多模态检索知识图谱技术将信息以结构化形多模态检索技术整合文本、图像式表达，为语义检索提供更精准、视频等多种数据，丰富检索结的语境信息果案例分析搜索引擎优化个性化推荐信息检索伦理搜索引擎优化案例分析，评估和改进电商平台、音乐平台推荐系统案例，信息泄露、隐私保护案例分析，探讨网站排名分析推荐算法效果信息检索伦理问题互动练习通过一系列互动练习，加深对课程内容的理解和应用例如，设计信息检索系统的用户界面，体验不同检索模型的效果，分析实际案例中的信息检索问题通过参与互动练习，提升信息检索技能，并能将理论知识运用到实际问题中课程小结知识回顾问题思考启发思考回顾本课程主要内容，包括信息存储、检索引导学生思考课程内容的应用场景和未来发鼓励学生积极思考信息检索技术在不同领域模型、系统架构等展方向的作用参考文献书籍期刊网站•信息检索导论••维基百科ACM Transactionson•现代信息检索Information Systems•Google Scholar••数据结构与算法Information RetrievalJournal•ACM DigitalLibrary•Journal ofthe AmericanSocietyfor InformationScience andTechnology。