pylucene 3.5.0-3
[pylucene.git] / lucene-java-3.5.0 / lucene / contrib / analyzers / common / src / java / org / apache / lucene / analysis / shingle / ShingleFilter.java
diff --git a/lucene-java-3.5.0/lucene/contrib/analyzers/common/src/java/org/apache/lucene/analysis/shingle/ShingleFilter.java b/lucene-java-3.5.0/lucene/contrib/analyzers/common/src/java/org/apache/lucene/analysis/shingle/ShingleFilter.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..464bde0
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,541 @@
+package org.apache.lucene.analysis.shingle;
+
+/**
+ * Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more
+ * contributor license agreements.  See the NOTICE file distributed with
+ * this work for additional information regarding copyright ownership.
+ * The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0
+ * (the "License"); you may not use this file except in compliance with
+ * the License.  You may obtain a copy of the License at
+ *
+ *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ *
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */
+
+import java.io.IOException;
+import java.util.Iterator;
+import java.util.LinkedList;
+
+import org.apache.lucene.analysis.TokenFilter;
+import org.apache.lucene.analysis.TokenStream;
+import org.apache.lucene.analysis.tokenattributes.OffsetAttribute;
+import org.apache.lucene.analysis.tokenattributes.PositionIncrementAttribute;
+import org.apache.lucene.analysis.tokenattributes.CharTermAttribute;
+import org.apache.lucene.analysis.tokenattributes.TypeAttribute;
+import org.apache.lucene.util.AttributeSource;
+
+
+/**
+ * <p>A ShingleFilter constructs shingles (token n-grams) from a token stream.
+ * In other words, it creates combinations of tokens as a single token.
+ *
+ * <p>For example, the sentence "please divide this sentence into shingles"
+ * might be tokenized into shingles "please divide", "divide this",
+ * "this sentence", "sentence into", and "into shingles".
+ *
+ * <p>This filter handles position increments > 1 by inserting filler tokens
+ * (tokens with termtext "_"). It does not handle a position increment of 0.
+ */
+public final class ShingleFilter extends TokenFilter {
+
+  /**
+   * filler token for when positionIncrement is more than 1
+   */
+  public static final char[] FILLER_TOKEN = { '_' };
+
+  /**
+   * default maximum shingle size is 2.
+   */
+  public static final int DEFAULT_MAX_SHINGLE_SIZE = 2;
+
+  /**
+   * default minimum shingle size is 2.
+   */
+  public static final int DEFAULT_MIN_SHINGLE_SIZE = 2;
+
+  /**
+   * default token type attribute value is "shingle" 
+   */
+  public static final String DEFAULT_TOKEN_TYPE = "shingle";
+  
+  /**
+   * The default string to use when joining adjacent tokens to form a shingle
+   */
+  public static final String TOKEN_SEPARATOR = " ";
+
+  /**
+   * The sequence of input stream tokens (or filler tokens, if necessary)
+   * that will be composed to form output shingles.
+   */
+  private LinkedList<InputWindowToken> inputWindow
+    = new LinkedList<InputWindowToken>();
+  
+  /**
+   * The number of input tokens in the next output token.  This is the "n" in
+   * "token n-grams".
+   */
+  private CircularSequence gramSize;
+
+  /**
+   * Shingle and unigram text is composed here.
+   */
+  private StringBuilder gramBuilder = new StringBuilder();
+
+  /**
+   * The token type attribute value to use - default is "shingle"
+   */
+  private String tokenType = DEFAULT_TOKEN_TYPE;
+
+  /**
+   * The string to use when joining adjacent tokens to form a shingle
+   */
+  private String tokenSeparator = TOKEN_SEPARATOR;
+
+  /**
+   * By default, we output unigrams (individual tokens) as well as shingles
+   * (token n-grams).
+   */
+  private boolean outputUnigrams = true;
+
+  /**
+   * By default, we don't override behavior of outputUnigrams.
+   */
+  private boolean outputUnigramsIfNoShingles = false;
+  /**
+   * maximum shingle size (number of tokens)
+   */
+  private int maxShingleSize;
+
+  /**
+   * minimum shingle size (number of tokens)
+   */
+  private int minShingleSize;
+
+  /**
+   * The remaining number of filler tokens to be inserted into the input stream
+   * from which shingles are composed, to handle position increments greater
+   * than one.
+   */
+  private int numFillerTokensToInsert;
+
+  /**
+   * When the next input stream token has a position increment greater than
+   * one, it is stored in this field until sufficient filler tokens have been
+   * inserted to account for the position increment. 
+   */
+  private AttributeSource nextInputStreamToken;
+
+  /**
+   * Whether or not there is a next input stream token.
+   */
+  private boolean isNextInputStreamToken = false;
+
+  /**
+   * Whether at least one unigram or shingle has been output at the current 
+   * position.
+   */
+  private boolean isOutputHere = false;
+
+  /**
+   * true if no shingles have been output yet (for outputUnigramsIfNoShingles).
+   */
+  boolean noShingleOutput = true;
+  
+  private final CharTermAttribute termAtt = addAttribute(CharTermAttribute.class);
+  private final OffsetAttribute offsetAtt = addAttribute(OffsetAttribute.class);
+  private final PositionIncrementAttribute posIncrAtt = addAttribute(PositionIncrementAttribute.class);
+  private final TypeAttribute typeAtt = addAttribute(TypeAttribute.class);
+
+
+  /**
+   * Constructs a ShingleFilter with the specified shingle size from the
+   * {@link TokenStream} <code>input</code>
+   *
+   * @param input input stream
+   * @param minShingleSize minimum shingle size produced by the filter.
+   * @param maxShingleSize maximum shingle size produced by the filter.
+   */
+  public ShingleFilter(TokenStream input, int minShingleSize, int maxShingleSize) {
+    super(input);
+    setMaxShingleSize(maxShingleSize);
+    setMinShingleSize(minShingleSize);
+  }
+
+  /**
+   * Constructs a ShingleFilter with the specified shingle size from the
+   * {@link TokenStream} <code>input</code>
+   *
+   * @param input input stream
+   * @param maxShingleSize maximum shingle size produced by the filter.
+   */
+  public ShingleFilter(TokenStream input, int maxShingleSize) {
+    this(input, DEFAULT_MIN_SHINGLE_SIZE, maxShingleSize);
+  }
+  
+  /**
+   * Construct a ShingleFilter with default shingle size: 2.
+   *
+   * @param input input stream
+   */
+  public ShingleFilter(TokenStream input) {
+    this(input, DEFAULT_MIN_SHINGLE_SIZE, DEFAULT_MAX_SHINGLE_SIZE);
+  }
+
+  /**
+   * Construct a ShingleFilter with the specified token type for shingle tokens
+   * and the default shingle size: 2
+   *
+   * @param input input stream
+   * @param tokenType token type for shingle tokens
+   */
+  public ShingleFilter(TokenStream input, String tokenType) {
+    this(input, DEFAULT_MIN_SHINGLE_SIZE, DEFAULT_MAX_SHINGLE_SIZE);
+    setTokenType(tokenType);
+  }
+
+  /**
+   * Set the type of the shingle tokens produced by this filter.
+   * (default: "shingle")
+   *
+   * @param tokenType token tokenType
+   */
+  public void setTokenType(String tokenType) {
+    this.tokenType = tokenType;
+  }
+
+  /**
+   * Shall the output stream contain the input tokens (unigrams) as well as
+   * shingles? (default: true.)
+   *
+   * @param outputUnigrams Whether or not the output stream shall contain
+   * the input tokens (unigrams)
+   */
+  public void setOutputUnigrams(boolean outputUnigrams) {
+    this.outputUnigrams = outputUnigrams;
+    gramSize = new CircularSequence();
+  }
+
+  /**
+   * <p>Shall we override the behavior of outputUnigrams==false for those
+   * times when no shingles are available (because there are fewer than
+   * minShingleSize tokens in the input stream)? (default: false.)
+   * <p>Note that if outputUnigrams==true, then unigrams are always output,
+   * regardless of whether any shingles are available.
+   *
+   * @param outputUnigramsIfNoShingles Whether or not to output a single
+   * unigram when no shingles are available.
+   */
+  public void setOutputUnigramsIfNoShingles(boolean outputUnigramsIfNoShingles) {
+    this.outputUnigramsIfNoShingles = outputUnigramsIfNoShingles;
+  }
+
+  /**
+   * Set the max shingle size (default: 2)
+   *
+   * @param maxShingleSize max size of output shingles
+   */
+  public void setMaxShingleSize(int maxShingleSize) {
+    if (maxShingleSize < 2) {
+      throw new IllegalArgumentException("Max shingle size must be >= 2");
+    }
+    this.maxShingleSize = maxShingleSize;
+  }
+
+  /**
+   * <p>Set the min shingle size (default: 2).
+   * <p>This method requires that the passed in minShingleSize is not greater
+   * than maxShingleSize, so make sure that maxShingleSize is set before
+   * calling this method.
+   * <p>The unigram output option is independent of the min shingle size.
+   *
+   * @param minShingleSize min size of output shingles
+   */
+  public void setMinShingleSize(int minShingleSize) {
+    if (minShingleSize < 2) {
+      throw new IllegalArgumentException("Min shingle size must be >= 2");
+    }
+    if (minShingleSize > maxShingleSize) {
+      throw new IllegalArgumentException
+        ("Min shingle size must be <= max shingle size");
+    }
+    this.minShingleSize = minShingleSize;
+    gramSize = new CircularSequence();
+  }
+
+  /**
+   * Sets the string to use when joining adjacent tokens to form a shingle
+   * @param tokenSeparator used to separate input stream tokens in output shingles
+   */
+  public void setTokenSeparator(String tokenSeparator) {
+    this.tokenSeparator = null == tokenSeparator ? "" : tokenSeparator;
+  }
+
+  @Override
+  public final boolean incrementToken() throws IOException {
+    boolean tokenAvailable = false;
+    int builtGramSize = 0;
+    if (gramSize.atMinValue() || inputWindow.size() < gramSize.getValue()) {
+      shiftInputWindow();
+      gramBuilder.setLength(0);
+    } else {
+      builtGramSize = gramSize.getPreviousValue();
+    }
+    if (inputWindow.size() >= gramSize.getValue()) {
+      boolean isAllFiller = true;
+      InputWindowToken nextToken = null;
+      Iterator<InputWindowToken> iter = inputWindow.iterator();
+      for (int gramNum = 1 ;
+           iter.hasNext() && builtGramSize < gramSize.getValue() ;
+           ++gramNum) {
+        nextToken = iter.next();
+        if (builtGramSize < gramNum) {
+          if (builtGramSize > 0) {
+            gramBuilder.append(tokenSeparator);
+          }
+          gramBuilder.append(nextToken.termAtt.buffer(), 0, 
+                             nextToken.termAtt.length());
+          ++builtGramSize;
+        }
+        if (isAllFiller && nextToken.isFiller) {
+          if (gramNum == gramSize.getValue()) {
+            gramSize.advance();
+          }
+        } else { 
+          isAllFiller = false;
+        }
+      }
+      if ( ! isAllFiller && builtGramSize == gramSize.getValue()) {
+        inputWindow.getFirst().attSource.copyTo(this);
+        posIncrAtt.setPositionIncrement(isOutputHere ? 0 : 1);
+        termAtt.setEmpty().append(gramBuilder);
+        if (gramSize.getValue() > 1) {
+          typeAtt.setType(tokenType);
+          noShingleOutput = false;
+        }
+        offsetAtt.setOffset(offsetAtt.startOffset(), nextToken.offsetAtt.endOffset());
+        isOutputHere = true;
+        gramSize.advance();
+        tokenAvailable = true;
+      }
+    }
+    return tokenAvailable;
+  }
+
+  private boolean exhausted;
+
+  /**
+   * <p>Get the next token from the input stream.
+   * <p>If the next token has <code>positionIncrement > 1</code>,
+   * <code>positionIncrement - 1</code> {@link #FILLER_TOKEN}s are
+   * inserted first.
+   * @param target Where to put the new token; if null, a new instance is created.
+   * @return On success, the populated token; null otherwise
+   * @throws IOException if the input stream has a problem
+   */
+  private InputWindowToken getNextToken(InputWindowToken target) 
+    throws IOException {
+    InputWindowToken newTarget = target;
+    if (numFillerTokensToInsert > 0) {
+      if (null == target) {
+        newTarget = new InputWindowToken(nextInputStreamToken.cloneAttributes());
+      } else {
+        nextInputStreamToken.copyTo(target.attSource);
+      }
+      // A filler token occupies no space
+      newTarget.offsetAtt.setOffset(newTarget.offsetAtt.startOffset(), 
+                                    newTarget.offsetAtt.startOffset());
+      newTarget.termAtt.copyBuffer(FILLER_TOKEN, 0, FILLER_TOKEN.length);
+      newTarget.isFiller = true;
+      --numFillerTokensToInsert;
+    } else if (isNextInputStreamToken) {
+      if (null == target) {
+        newTarget = new InputWindowToken(nextInputStreamToken.cloneAttributes());
+      } else {
+        nextInputStreamToken.copyTo(target.attSource);
+      }
+      isNextInputStreamToken = false;
+      newTarget.isFiller = false;
+    } else if (!exhausted && input.incrementToken()) {
+      if (null == target) {
+        newTarget = new InputWindowToken(cloneAttributes());
+      } else {
+        this.copyTo(target.attSource);
+      }
+      if (posIncrAtt.getPositionIncrement() > 1) {
+        // Each output shingle must contain at least one input token, 
+        // so no more than (maxShingleSize - 1) filler tokens will be inserted.
+        numFillerTokensToInsert 
+          = Math.min(posIncrAtt.getPositionIncrement() - 1, maxShingleSize - 1);
+        // Save the current token as the next input stream token
+        if (null == nextInputStreamToken) {
+          nextInputStreamToken = cloneAttributes();
+        } else {
+          this.copyTo(nextInputStreamToken);
+        }
+        isNextInputStreamToken = true;
+        // A filler token occupies no space
+        newTarget.offsetAtt.setOffset(offsetAtt.startOffset(), offsetAtt.startOffset());
+        newTarget.termAtt.copyBuffer(FILLER_TOKEN, 0, FILLER_TOKEN.length);
+        newTarget.isFiller = true;
+        --numFillerTokensToInsert;
+      } else {
+        newTarget.isFiller = false;
+      }
+    } else {
+      newTarget = null;
+      exhausted = true;
+    }
+    return newTarget;
+       }
+
+  /**
+   * <p>Fills {@link #inputWindow} with input stream tokens, if available, 
+   * shifting to the right if the window was previously full.
+   * <p>Resets {@link #gramSize} to its minimum value.
+   *
+   * @throws IOException if there's a problem getting the next token
+   */
+  private void shiftInputWindow() throws IOException {
+    InputWindowToken firstToken = null;
+    if (inputWindow.size() > 0) {
+      firstToken = inputWindow.removeFirst();
+    }
+    while (inputWindow.size() < maxShingleSize) {
+      if (null != firstToken) {  // recycle the firstToken, if available
+        if (null != getNextToken(firstToken)) {
+          inputWindow.add(firstToken); // the firstToken becomes the last
+          firstToken = null;
+        } else {
+          break; // end of input stream
+        }
+      } else {
+        InputWindowToken nextToken = getNextToken(null);
+        if (null != nextToken) {
+          inputWindow.add(nextToken);
+        } else {
+          break; // end of input stream
+        }
+      }
+    }
+    if (outputUnigramsIfNoShingles && noShingleOutput 
+        && gramSize.minValue > 1 && inputWindow.size() < minShingleSize) {
+      gramSize.minValue = 1;
+    }
+    gramSize.reset();
+    isOutputHere = false;
+  }
+
+  @Override
+  public void reset() throws IOException {
+    super.reset();
+    gramSize.reset();
+    inputWindow.clear();
+    numFillerTokensToInsert = 0;
+    isOutputHere = false;
+    noShingleOutput = true;
+    exhausted = false;
+    if (outputUnigramsIfNoShingles && ! outputUnigrams) {
+      // Fix up gramSize if minValue was reset for outputUnigramsIfNoShingles
+      gramSize.minValue = minShingleSize;
+    }
+  }
+
+
+  /**
+   * <p>An instance of this class is used to maintain the number of input
+   * stream tokens that will be used to compose the next unigram or shingle:
+   * {@link #gramSize}.
+   * <p><code>gramSize</code> will take on values from the circular sequence
+   * <b>{ [ 1, ] {@link #minShingleSize} [ , ... , {@link #maxShingleSize} ] }</b>.
+   * <p>1 is included in the circular sequence only if 
+   * {@link #outputUnigrams} = true.
+   */
+  private class CircularSequence {
+    private int value;
+    private int previousValue;
+    private int minValue;
+    
+    public CircularSequence() {
+      minValue = outputUnigrams ? 1 : minShingleSize;
+      reset();
+    }
+
+    /**
+     * @return the current value.  
+     * @see #advance()
+     */
+    public int getValue() {
+      return value;
+    }
+    
+    /**
+     * <p>Increments this circular number's value to the next member in the
+     * circular sequence
+     * <code>gramSize</code> will take on values from the circular sequence
+     * <b>{ [ 1, ] {@link #minShingleSize} [ , ... , {@link #maxShingleSize} ] }</b>.
+     * <p>1 is included in the circular sequence only if 
+     * {@link #outputUnigrams} = true.
+     */
+    public void advance() {
+      previousValue = value;
+      if (value == 1) {
+        value = minShingleSize;
+      } else if (value == maxShingleSize) {
+        reset();
+      } else {
+        ++value;
+      }
+    }
+
+    /**
+     * <p>Sets this circular number's value to the first member of the 
+     * circular sequence
+     * <p><code>gramSize</code> will take on values from the circular sequence
+     * <b>{ [ 1, ] {@link #minShingleSize} [ , ... , {@link #maxShingleSize} ] }</b>.
+     * <p>1 is included in the circular sequence only if 
+     * {@link #outputUnigrams} = true.
+     */
+    public void reset() {
+      previousValue = value = minValue;
+    }
+
+    /**
+     * <p>Returns true if the current value is the first member of the circular
+     * sequence.
+     * <p>If {@link #outputUnigrams} = true, the first member of the circular
+     * sequence will be 1; otherwise, it will be {@link #minShingleSize}.
+     * 
+     * @return true if the current value is the first member of the circular
+     *  sequence; false otherwise
+     */
+    public boolean atMinValue() {
+      return value == minValue;
+    }
+
+    /**
+     * @return the value this instance had before the last advance() call
+     */
+    public int getPreviousValue() {
+      return previousValue;
+    }
+  }
+    
+  private class InputWindowToken {
+    final AttributeSource attSource;
+    final CharTermAttribute termAtt;
+    final OffsetAttribute offsetAtt;
+    boolean isFiller = false;
+      
+    public InputWindowToken(AttributeSource attSource) {
+      this.attSource = attSource;
+      this.termAtt = attSource.getAttribute(CharTermAttribute.class);
+      this.offsetAtt = attSource.getAttribute(OffsetAttribute.class);
+    }
+  }
+}