pylucene 3.5.0-3
[pylucene.git] / lucene-java-3.5.0 / lucene / src / java / org / apache / lucene / search / FuzzyTermEnum.java
diff --git a/lucene-java-3.5.0/lucene/src/java/org/apache/lucene/search/FuzzyTermEnum.java b/lucene-java-3.5.0/lucene/src/java/org/apache/lucene/search/FuzzyTermEnum.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..2493551
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,284 @@
+package org.apache.lucene.search;
+
+/**
+ * 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 org.apache.lucene.index.IndexReader;
+import org.apache.lucene.index.Term;
+
+/** Subclass of FilteredTermEnum for enumerating all terms that are similar
+ * to the specified filter term.
+ *
+ * <p>Term enumerations are always ordered by Term.compareTo().  Each term in
+ * the enumeration is greater than all that precede it.
+ */
+public final class FuzzyTermEnum extends FilteredTermEnum {
+
+  /* Allows us save time required to create a new array
+   * every time similarity is called.
+   */
+  private int[] p;
+  private int[] d;
+
+  private float similarity;
+  private boolean endEnum = false;
+
+  private Term searchTerm = null;
+  private final String field;
+  private final char[] text;
+  private final String prefix;
+
+  private final float minimumSimilarity;
+  private final float scale_factor;
+
+  /**
+   * Creates a FuzzyTermEnum with an empty prefix and a minSimilarity of 0.5f.
+   * <p>
+   * After calling the constructor the enumeration is already pointing to the first 
+   * valid term if such a term exists. 
+   * 
+   * @param reader
+   * @param term
+   * @throws IOException
+   * @see #FuzzyTermEnum(IndexReader, Term, float, int)
+   */
+  public FuzzyTermEnum(IndexReader reader, Term term) throws IOException {
+    this(reader, term, FuzzyQuery.defaultMinSimilarity, FuzzyQuery.defaultPrefixLength);
+  }
+    
+  /**
+   * Creates a FuzzyTermEnum with an empty prefix.
+   * <p>
+   * After calling the constructor the enumeration is already pointing to the first 
+   * valid term if such a term exists. 
+   * 
+   * @param reader
+   * @param term
+   * @param minSimilarity
+   * @throws IOException
+   * @see #FuzzyTermEnum(IndexReader, Term, float, int)
+   */
+  public FuzzyTermEnum(IndexReader reader, Term term, float minSimilarity) throws IOException {
+    this(reader, term, minSimilarity, FuzzyQuery.defaultPrefixLength);
+  }
+    
+  /**
+   * Constructor for enumeration of all terms from specified <code>reader</code> which share a prefix of
+   * length <code>prefixLength</code> with <code>term</code> and which have a fuzzy similarity &gt;
+   * <code>minSimilarity</code>.
+   * <p>
+   * After calling the constructor the enumeration is already pointing to the first 
+   * valid term if such a term exists. 
+   * 
+   * @param reader Delivers terms.
+   * @param term Pattern term.
+   * @param minSimilarity Minimum required similarity for terms from the reader. Default value is 0.5f.
+   * @param prefixLength Length of required common prefix. Default value is 0.
+   * @throws IOException
+   */
+  public FuzzyTermEnum(IndexReader reader, Term term, final float minSimilarity, final int prefixLength) throws IOException {
+    super();
+    
+    if (minSimilarity >= 1.0f)
+      throw new IllegalArgumentException("minimumSimilarity cannot be greater than or equal to 1");
+    else if (minSimilarity < 0.0f)
+      throw new IllegalArgumentException("minimumSimilarity cannot be less than 0");
+    if(prefixLength < 0)
+      throw new IllegalArgumentException("prefixLength cannot be less than 0");
+
+    this.minimumSimilarity = minSimilarity;
+    this.scale_factor = 1.0f / (1.0f - minimumSimilarity);
+    this.searchTerm = term;
+    this.field = searchTerm.field();
+
+    //The prefix could be longer than the word.
+    //It's kind of silly though.  It means we must match the entire word.
+    final int fullSearchTermLength = searchTerm.text().length();
+    final int realPrefixLength = prefixLength > fullSearchTermLength ? fullSearchTermLength : prefixLength;
+
+    this.text = searchTerm.text().substring(realPrefixLength).toCharArray();
+    this.prefix = searchTerm.text().substring(0, realPrefixLength);
+
+    this.p = new int[this.text.length+1];
+    this.d = new int[this.text.length+1];
+
+    setEnum(reader.terms(new Term(searchTerm.field(), prefix)));
+  }
+
+  /**
+   * The termCompare method in FuzzyTermEnum uses Levenshtein distance to 
+   * calculate the distance between the given term and the comparing term. 
+   */
+  @Override
+  protected final boolean termCompare(Term term) {
+    if (field == term.field() && term.text().startsWith(prefix)) {
+        final String target = term.text().substring(prefix.length());
+        this.similarity = similarity(target);
+        return (similarity > minimumSimilarity);
+    }
+    endEnum = true;
+    return false;
+  }
+  
+  /** {@inheritDoc} */
+  @Override
+  public final float difference() {
+    return (similarity - minimumSimilarity) * scale_factor;
+  }
+  
+  /** {@inheritDoc} */
+  @Override
+  public final boolean endEnum() {
+    return endEnum;
+  }
+  
+  /******************************
+   * Compute Levenshtein distance
+   ******************************/
+  
+  /**
+   * <p>Similarity returns a number that is 1.0f or less (including negative numbers)
+   * based on how similar the Term is compared to a target term.  It returns
+   * exactly 0.0f when
+   * <pre>
+   *    editDistance &gt; maximumEditDistance</pre>
+   * Otherwise it returns:
+   * <pre>
+   *    1 - (editDistance / length)</pre>
+   * where length is the length of the shortest term (text or target) including a
+   * prefix that are identical and editDistance is the Levenshtein distance for
+   * the two words.</p>
+   *
+   * <p>Embedded within this algorithm is a fail-fast Levenshtein distance
+   * algorithm.  The fail-fast algorithm differs from the standard Levenshtein
+   * distance algorithm in that it is aborted if it is discovered that the
+   * minimum distance between the words is greater than some threshold.
+   *
+   * <p>To calculate the maximum distance threshold we use the following formula:
+   * <pre>
+   *     (1 - minimumSimilarity) * length</pre>
+   * where length is the shortest term including any prefix that is not part of the
+   * similarity comparison.  This formula was derived by solving for what maximum value
+   * of distance returns false for the following statements:
+   * <pre>
+   *   similarity = 1 - ((float)distance / (float) (prefixLength + Math.min(textlen, targetlen)));
+   *   return (similarity > minimumSimilarity);</pre>
+   * where distance is the Levenshtein distance for the two words.
+   * </p>
+   * <p>Levenshtein distance (also known as edit distance) is a measure of similarity
+   * between two strings where the distance is measured as the number of character
+   * deletions, insertions or substitutions required to transform one string to
+   * the other string.
+   * @param target the target word or phrase
+   * @return the similarity,  0.0 or less indicates that it matches less than the required
+   * threshold and 1.0 indicates that the text and target are identical
+   */
+  private float similarity(final String target) {
+    final int m = target.length();
+    final int n = text.length;
+    if (n == 0)  {
+      //we don't have anything to compare.  That means if we just add
+      //the letters for m we get the new word
+      return prefix.length() == 0 ? 0.0f : 1.0f - ((float) m / prefix.length());
+    }
+    if (m == 0) {
+      return prefix.length() == 0 ? 0.0f : 1.0f - ((float) n / prefix.length());
+    }
+
+    final int maxDistance = calculateMaxDistance(m);
+
+    if (maxDistance < Math.abs(m-n)) {
+      //just adding the characters of m to n or vice-versa results in
+      //too many edits
+      //for example "pre" length is 3 and "prefixes" length is 8.  We can see that
+      //given this optimal circumstance, the edit distance cannot be less than 5.
+      //which is 8-3 or more precisely Math.abs(3-8).
+      //if our maximum edit distance is 4, then we can discard this word
+      //without looking at it.
+      return 0.0f;
+    }
+
+    // init matrix d
+    for (int i = 0; i<=n; ++i) {
+      p[i] = i;
+    }
+
+    // start computing edit distance
+    for (int j = 1; j<=m; ++j) { // iterates through target
+      int bestPossibleEditDistance = m;
+      final char t_j = target.charAt(j-1); // jth character of t
+      d[0] = j;
+
+      for (int i=1; i<=n; ++i) { // iterates through text
+        // minimum of cell to the left+1, to the top+1, diagonally left and up +(0|1)
+        if (t_j != text[i-1]) {
+          d[i] = Math.min(Math.min(d[i-1], p[i]),  p[i-1]) + 1;
+               } else {
+          d[i] = Math.min(Math.min(d[i-1]+1, p[i]+1),  p[i-1]);
+               }
+        bestPossibleEditDistance = Math.min(bestPossibleEditDistance, d[i]);
+      }
+
+      //After calculating row i, the best possible edit distance
+      //can be found by found by finding the smallest value in a given column.
+      //If the bestPossibleEditDistance is greater than the max distance, abort.
+
+      if (j > maxDistance && bestPossibleEditDistance > maxDistance) {  //equal is okay, but not greater
+        //the closest the target can be to the text is just too far away.
+        //this target is leaving the party early.
+        return 0.0f;
+      }
+
+      // copy current distance counts to 'previous row' distance counts: swap p and d
+      int _d[] = p;
+      p = d;
+      d = _d;
+    }
+
+    // our last action in the above loop was to switch d and p, so p now
+    // actually has the most recent cost counts
+
+    // this will return less than 0.0 when the edit distance is
+    // greater than the number of characters in the shorter word.
+    // but this was the formula that was previously used in FuzzyTermEnum,
+    // so it has not been changed (even though minimumSimilarity must be
+    // greater than 0.0)
+    return 1.0f - ((float)p[n] / (float) (prefix.length() + Math.min(n, m)));
+  }
+
+  /**
+   * The max Distance is the maximum Levenshtein distance for the text
+   * compared to some other value that results in score that is
+   * better than the minimum similarity.
+   * @param m the length of the "other value"
+   * @return the maximum levenshtein distance that we care about
+   */
+  private int calculateMaxDistance(int m) {
+    return (int) ((1-minimumSimilarity) * (Math.min(text.length, m) + prefix.length()));
+  }
+
+  /** {@inheritDoc} */
+  @Override
+  public void close() throws IOException {
+    p = d = null;
+    searchTerm = null;
+    super.close();  //call super.close() and let the garbage collector do its work.
+  }
+  
+}