(57)【要約】【課題】登録文書中の文字列の文字種に応じたn-gramを有するn-gram索引を備えた文書検索装置において、検索文字列が、異なる文字種が交互に現れる場合の検索処理時間を短縮する。【解決手段】テキスト分割手段21は、ユーザによって入力された検索条件に含まれるテキストをn-gramに分割する。n-gram索引22は、登録文書を分割したn-gramの情報を保持する。文字列単位検索手段23は、テキスト分割手段21が検索文字列を分割したn-gramに基づいて、n-gram索引22を参照し、検索文字列を含む文書を検索する。テキスト分割手段21は、テキストをn-gramに分割するときに、各索引単位の先頭1文字の文字種によりその索引単位の長さ（ｎの値）を決定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
文字列を１文字ずつ出現位置が異なるn-gramに分割する文字列分割手段と、前記文字列分割手段により分割された登録文書の文字列のn-gramを保持するn-gram索引とを有し、検索文字列を前記文字列分割手段によりn-gramに分割した結果に基づいて前記n-gram索引を参照し、前記検索文字列を含む登録文書を検索する文書検索装置であって、
前記文字列分割手段は、前記登録文書の文字列或いは検索文字列をn-gramに分割するときに先頭１文字の文字種を判断し、その文字種に応じてｎの値を決定することを特徴とする文書検索装置。
【請求項２】
請求項1に記載された文書検索装置において、
前記文字列分割手段は、漢字に続く平仮名１字を漢字としてn-gramに分割することを特徴とする文書検索装置。
【請求項３】
請求項1又は２に記載された文書検索装置において、
文字種毎に前記ｎの値を設定するための手段を備えたことを特徴とする文書検索装置。
【請求項４】
請求項３に記載された文書検索装置において、
登録文書中の単語の境界に関する出現情報を記憶する手段と、検索文字列の単語境界と前記出現情報とに基づいて単語単位の検索を行う手段とを備えたことを特徴とする文書検索装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データベース管理システム、全文検索システム等に応用可能な登録された文書群から指定された文字列を含む文書を検索する文書検索装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
登録された文書群から必要な文書を検索する文書検索方法には、文字列単位の検索（以下、文字列単位検索）と単語単位の検索（以下、単語単位検索）の２つの方法がある。文字列単位検索では、ユーザが指定した文字列（以下、検索文字列）を文字列として含む文書を検索する。
【０００３】
日本語のように単語がスペースなどのセパレータで明示的に区別できない言語の場合、文字列単位検索を高速化する方法として、文書中のｎ個の文字組（以下、n-gram）を索引単位として、索引単位毎に、索引単位が出現した文書の文書識別子とその文書内での出現位置を記録するn-gram索引を具備する文書検索装置がある（特許文献１参照）。
【０００４】
図９に示すように、この文書検索装置は、テキスト分割手段31と、n-gram索引32と、文字列単位検索手段33と、単語境界位置索引34と、単語単位検索手段35とを備えている。テキスト分割手段31は、登録文書のn-gram索引32又は単語境界位置索引34を作成するときは、登録文書中の文字列のテキストをn-gram及び単語に分割し、登録文書を検索するときは、検索文字列のテキストをn-gram及び単語に分割する。n-gram索引32は、登録文書中の文字列を分割したn-gramの情報を検索のために保持する。文字列単位検索手段33は、テキスト分割手段31が検索文字列を分割したn-gramに基づいて、n-gram索引32を用いて検索文字列を含む文書を検索する。単語境界位置索引34は、登録文書中の文字列を分割した単語の情報を検索のために保持する。単語単位検索手段35は、文字列単位検索手段33で求められた文字列検索結果において検索文字列が単語として出現しているか否かを単語境界位置索引34を用いて決定する。なお、文字列から単語への分割には公知（非特許文献１参照）の形態素解析を利用する。
【０００５】
上記文書検索装置におけるn-gram索引の作成手順を図１０に示す例を用いて説明する。登録文書（＝文書１）の内容が図１０Ａ、その形態素解析結果が図１０Ｂのとおりであるとする。索引単位をbi-gram（２文字組；ｎ＝２のn-gram）とすると、この文書は「携帯」、「帯電」のような索引単位に分割され、図１０Ｃのようなn-gramができる。ここで、左側の文字列（「携帯」など）は索引単位であるbi-gramを表し、右側の数字はその索引単位が出現した文書（索引単位を文字列として含む文書）の文書識別子、その文書でのその索引単位の出現回数、各出現位置（文書先頭を１とした場合の文書先頭からの文字数）を表す。例えば、「帯電」に対する｛１，１，（５）｝は、文書１には１回出現し、その位置は５文字目であることを意味する。なお、「携帯電話」という文字列の場合、bi-gramでは、「携帯」、「帯電」、「電話」、「話」という索引単位を抽出する (最後の「話」は「話」という一文字でも検索を可能にするための処理である)。図１０Ｄは単語境界位置索引で、形態素解析結果で得られる単語境界の出現位置を記録したものである。データの記述方法はn-gram索引と同じであり、｛１，５，（１，３，４，６，８）｝は文書１には５回出現し、その位置は１，３，４，６，８文字目であることを意味する。最後の８文字目は最後の単語の末尾位置に対応する。
【０００６】
検索処理は下記のように行う。文字列単位検索では、検索文字列が与えられると、テキスト分割手段31は検索文字列をn-gramに分割し、文字列単位検索手段33は分割されたn-gramに関する登録文書中の出現文書、或いは出現文書とその文書内での出現位置を用いて検索文字列を含む文書を決定する。
【０００７】
図１０のn-gram索引を用いるとして、文字列単位検索処理を説明する。検索文字列を「帯電」とすると、この検索文字列自体がbi-gramなので、テキスト分割手段31は「帯電」を抽出する。次に、文字列単位検索手段33は、n-gram索引32を調べると、「帯電」は文書１に出現していることが分かるので、文書１を検索結果とする。検索文字列が「携帯電話」であれば、テキスト分割手段31は「携帯」、［帯電］、「電話」の３つのbi-gramを抽出する。次に、文字列単位検索手段は、これらのbi-gramを全て含む文書を特定し、その文書においてbi-gramが連続した位置に出現している場合にその文書を検索結果とする。図１０の場合、「携帯」、［帯電］、［電話］の出現位置は４，５，６と１つずつずれているので、「携帯電話」は文書１において出現位置４に現われていると判断でき、文書１を検索結果とする。
【０００８】
ランキング検索を行う場合、一般的にＴＦ（Term Frequency：単語出現頻度或いは文書内頻度）、及びＤＦ（Document Frequency：文書出現頻度）の逆数であるＩＤＦ（Inverse Document Frequency）で定義される計算式によりスコアを求め、ランク順に文書を取得する（特許文献２参照）。ここで、ＴＦとは、文書中に索引単位の文字列が出現する回数であり、ＤＦとは、その文字列を含む文書が出現する回数、つまり検索でヒットした登録文書数である。ＤＦは出現した文書の数をカウントすることにより求め、ＴＦはその文書中の索引単位の出現位置のつきあわせをその文書の末尾まで行うことにより求める。
【０００９】
このようなn-gram索引では、ｎを大きく設定して索引単位を増加させ、索引単位毎の索引サイズを小さく抑えることにより、高速な検索が可能となる。しかし、索引単位が増加するとトータルの索引サイズが増大し、登録時間及び検索時間が増加してしまうという問題がある。
【００１０】
そこで、日本語の場合、漢字、平仮名、片仮名、英字等、文字種別によって単語をなす平均長が異なること（例えば漢字では２文字前後の単語が多いが、平仮名及び片仮名では３文字以上の単語が多い）に着目し、検索の高速化の実現と索引サイズの増大の防止のために、文字種毎に最適なｎを設定し、登録する文書のテキストを文字種ごとに分割し、その分割された部分文字列毎に文字種別に応じたn-gramに分割する方法が提案されている（非特許文献２参照）。
【００１１】
例えば、「ローマは一日にしてならず」という文字列の場合、まず文字種毎に、「ローマ」、「は」、「一日」、「にしてならず」と分割し、漢字はｎ＝２、平仮名及び片仮名ｎ＝３として、「ローマ」、「ーマ」、「マ」、「は」、「一日」、「日」、「にして」、「してな」、「てなら」、「ならず」、「らず」、「ず」という索引単位を抽出する。
【００１２】
しかしながら、上記のように文字種毎にテキストを分割してからn-gramを作成すると、例えば「長い糸」のように異なる文字種が交互に現れるようなテキストの場合、「長」、「い」、「糸」という索引単位になり、結果的にｎ＝１の処理と同じになってしまう。ここで、最後の「糸」は、漢字なので、本来ｎ＝２となるため、「糸」または「糸？」(？は任意の一文字)を検索しなければならない(「長い糸電話」もヒットしなければならないので)。これでは索引単位毎の索引サイズが増大し、検索時間が増加してしまうという問題がある。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−２６９１３９号公報
【特許文献２】特開２０００−３２２４１６号公報
【非特許文献１】松本裕治他、「単語と辞書」言語の科学第３巻、岩波書店）
【非特許文献２】川口 久光他， n-gram 型大規模全文検索方式の開発〜文字種適用型 n-gram インデックス方式. 第53回全国大会予稿集(3), pp. 237-238. 情報処理学会, 1996.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、登録文書中の文字列の文字種に応じたn-gramを有するn-gram索引を備えた文書検索装置において、検索文字列が、異なる文字種が交互に現れるような場合の検索処理時間の短縮を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１の発明は、文字列を１文字ずつ出現位置が異なるn-gramに分割する文字列分割手段と、前記文字列分割手段により分割された登録文書の文字列のn-gramを保持するn-gram索引とを有し、検索文字列を前記文字列分割手段によりn-gramに分割した結果に基づいて前記n-gram索引を参照し、前記検索文字列を含む登録文書を検索する文書検索装置であって、前記文字列分割手段は、前記登録文書の文字列或いは検索文字列をn-gramに分割するときに先頭１文字の文字種を判断し、その文字種に応じてｎの値を決定することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項1に記載された文書検索装置において、前記文字列分割手段は、漢字に続く平仮名１字を漢字としてn-gramに分割することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項1又は２に記載された文書検索装置において、文字種毎に前記ｎの値を設定するための手段を備えたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載された文書検索装置において、登録文書中の単語の境界に関する出現情報を記憶する手段と、検索文字列の単語境界と前記出現情報とに基づいて単語単位の検索を行う手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、登録文書中の文字列の文字種に応じたn-gramを有するn-gram索引を備えた文書検索装置において、検索文字列が、異なる文字種が交互に現れるような場合の検索処理時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態の文書検索装置１のハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。この図に示すように、文書検索装置１は、この文書検索装置１の各部を集中的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）２を備えており、このＣＰＵ２には、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）などを記憶した読出し専用メモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）３と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）４とがバス５で接続されている。バス５には、外部記憶装置となるＨＤＤ（Hard Disk Drive）６と、ＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ７を読み取るＣＤ−ＲＯＭドライブ８と、文書検索装置１とネットワーク９との通信を司る通信制御装置10と、入力部として機能するキーボードやマウスなどの入力装置11と、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの出力装置12とが、図示しないＩ／Ｏを介して接続されている。
【００１８】
ＲＡＭ４は、ＣＰＵ２の作業エリアとして機能する。また、ＨＤＤ６には、各種プログラムファイルが格納されている。ＣＤ−ＲＯＭ７は、文書検索装置１が検索処理を実行するときに使用する所定のプログラムが記憶されている。ＣＰＵ２は、ＣＤ−ＲＯＭ７に記憶されているプログラムをＣＤ−ＲＯＭドライブ８で読み取り、ＨＤＤ６にインストールする。これにより、文書検索装置１は、後述の各種処理を実行可能になる。
【００１９】
なお、記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ７のみならず、ＤＶＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等を用いることができる。また、通信制御装置10を介してインターネットなどのネットワーク９からプログラムをダウンロードし、ＨＤＤ６にインストールしてもよい。
【００２０】
次に、文書検索装置１のＣＰＵ２がプログラムに基づいて実行する各種処理の内容について説明する。本実施形態の文書検索装置１は、ＣＰＵ２がプログラムに基づいて動作することで、図２に示す各種機能ブロックを備えた文書検索装置として動作する。
【００２１】
図２において、テキスト分割手段21は、入力装置11やＣＤ−ＲＯＭドライブ８等を介してユーザによって入力された登録文書中の文字列或いは検索文字列のテキストを１文字ずつ出現位置が異なるn-gramに分割する。n-gram索引22は、登録文書を分割したn-gramの情報を検索のために保持する。文字列単位検索手段23は、テキスト分割手段21が検索文字列を分割したn-gramに基づいて、n-gram索引22を参照し、検索文字列を含む文書を検索する。
【００２２】
図３は本実施形態の文書検索装置１において、登録文書中の文字列又は検索文字列をn-gramに分割する処理を示すフローチャートである。
【００２３】
この図に示すように、登録文書中の文字列又は検索文字列から１文字ずつ取り出し（ステップＳ１）、文字があるか否かを調べる（ステップＳ２）。そして、文字がある場合は、その文字が漢字か否かを調べ（ステップＳ３）、漢字であれば（ステップＳ３でYES）、その文字を先頭にして２つの文字を切り出す（ステップＳ４）。漢字でなければ（ステップＳ３でNO）、平仮名か否かを調べる（ステップＳ５）。平仮名であった場合は（ステップＳ５でYES）、その文字を先頭にして３つの文字を切り出す（ステップＳ６）。平仮名でなければ（ステップＳ５でNO）、片仮名か否かを調べる（ステップＳ７）。そして、片仮名であった場合は（ステップＳ７でYES）、その文字を先頭にして３つの文字を切り出し（ステップＳ８）、片仮名でなかった場合は（ステップＳ７でNO）、２つの文字を切り出す。ステップＳ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９の何れかで切り出しを行った後、ステップＳ１に戻り、文字が無くなるまで（ステップＳ２でNO）、ステップＳ３以降の処理を繰り返す。
【００２４】
このように、文字列のテキストを１文字ずつ出現位置が異なるn-gramに分割するときに、各索引単位の先頭1文字の文字種によりその索引単位の長さ（ｎの値）決定している。ここでは、漢字はｎ＝２、平仮名及び片仮名はｎ＝３である。従って、例えば、登録文書中の文字列が「クールビズで二酸化炭素を削減する」というテキストの場合、「クール」「−ルビ」「ルビズ」「ビズで」「ズで二」「で二酸」「二酸」「酸化」「化炭」「炭素」「素を」「を削減」「削減」「減す」「する」「る」と切り出される。この場合、n-gram索引22には、索引単位毎に、出現した文書識別子と文書内での出現頻度と文書内での出現位置が図４に示すように記憶される。また、登録文書中の文字列が「長い糸と長い紐」というテキストの場合は、図５のようになる。
【００２５】
検索文字列については、例えば「二酸化酸素」というテキストの場合、「二酸」、「酸化」、「化炭」、「炭素」と切り出される。なお、最後の文字「素」は検索に利用しないので、切り出す必要はない。検索文字列が「長」の場合、漢字はｎ＝２のbi-gramであるが、検索語の「長」はそれよりも短いので(ショートワードと呼ぶ)、「長」と「長？」(？は任意の一文字)の索引単位のデータを取得し、文書識別子の論理和を取る。検索文字列が「長い糸」の場合、「長い」、「い糸」と切り出される。「い糸」は先頭が平仮名なので、ｎ＝３になるが、検索語はそれより短いショートワードである。このため、「い糸」又は「い糸？」との位置情報のつき合せが必要であるが、「い糸？」という索引単位は少数であるので、従来技術よりはかなり高速になる。なお、ランキング検索の場合は、同じ位置情報の索引単位は存在しないので、文書毎に索引単位（「長」および「長？」など）の総和で求めることができる。
【００２６】
このように、本実施形態の文書検索装置１によれば、登録文書中の文字列或いは検索文字列のテキストを１文字ずつ出現位置が異なるn-gramに分割するときに、先頭1文字の文字種に応じてｎの値を決定するので、文字列が不必要に小さく分割されることがなくなり、索引単位ごとの索引サイズの増大が抑えられ、高速に検索が行える。
【００２７】
［第２の実施形態］
平仮名を３文字で切り出している理由は、平仮名が漢字に比べて種類が少なく、２文字で切り出した場合、１つの索引単位の長さが長くなってしまう傾向があるからである。しかし、漢字の次の平仮名は漢字の送り仮名や助詞であることが多く、その次の語は自立語であることが多い、よって、漢字の次の平仮名の次に平仮名が続くとは限らず、漢字がくることも多い。そのような場合、先頭が平仮名であるからといって、３文字で切り出してしまうと索引単位が増加し、全体の索引サイズが増加してしまう。そこで、本実施形態では、漢字に続く平仮名は漢字として処理することで、不要な索引単位数の増加を抑え、検索の高速化と索引サイズの縮小を実現する。
【００２８】
図６は本発明の第２の実施形態の文書検索装置において、文字列をn-gramに分割する処理を示すフローチャートである。この図において、図３と同じ処理には図３と同じ符号（ステップ番号）を付した。本実施形態の文書検索装置のハードウェア構成及び機能ブロックは何れも第１の実施形態と同じである。
【００２９】
本実施形態では、取り出した文字列の先頭が漢字又は漢字の次の平仮名であった場合に（ステップＳ10でYES）、その文字を先頭にして２つの文字を切り出す（ステップＳ４）ことが、第１の実施形態との相違である。
【００３０】
文字列が「長い糸」の場合、「長い」と「糸」という単語が組み合わされているが、本実施形態によれば「い」を漢字として処理することにより、「長い」と「い糸」という索引単位に分割する。このように分割することで、第１の実施形態では「い糸」がショートワードになってしまい検索に不利であるが、本実施形態では「い」を漢字として処理することにより、ショートワードになるという不具合が解消される。
【００３１】
［第３の実施形態］
図７は本発明の第３の実施形態の文書検索装置の機能ブロック図である。この図において、図２と同一の構成要素には図２と同じ符号を付した。本実施形態の文書検索装置は、図２に示す文書検索装置において、文字種毎にｎの値を設定するための文字種毎分割数設定手段24を付加したものである。なお、本実施形態の文書検索装置のハードウェア構成及び文字列をn-gramに分割する処理は第１の実施形態（図１、図３）と同じである。
【００３２】
以上の構成を有する文書検索装置によれば、ユーザが入力装置11を操作することにより、文字種毎分割数設定手段24を機能させ、下記のＳＱＬ（Structured Query Language）文により、文字種毎にｎの値を指定できる。
"create full text index 全文検索 on T(F) hint 漢字=２,平仮名=3,片仮名=3,その他=2"
【００３３】
このＳＱＬ文は、表Ｔの列Ｆに全文索引をつける際に、n-gramの分割の仕方を文字種毎に指定した例である。その文書検索装置に登録する文書がどのような性質を持っているのかは、ユーザしか分からない。本実施形態によれば、例えば片仮名語が多い文書を多く登録する場合など、片仮名から始まる索引単位はｎ＝４で切り出すように、ユーザが指定でき、ユーザが所望するn-gram索引が作成できる。従って、ユーザが文字種ごとのnを指定できるので、登録する文書の性質に応じた適切な索引単位に分割でき、検索の高速化と索引サイズの縮小が行える。
【００３４】
［第４の実施形態］
図８は本発明の第４の実施形態の文書検索装置の機能ブロック図である。本実施形態の文書検索装置のハードウェア構成及び文字列をn-gramに分割する処理は第１の実施形態（図１、図３）と同じである。図８において、図２と同一又は対応する構成要素には図２と同一の符号を付した。
【００３５】
本実施形態の文書検索装置は、図２に示す文書検索装置において、単語境界位置索引25及び単語単位検索手段26を付加したものである。テキスト分割手段21は、第１の実施形態におけるテキスト分割手段21の機能に加えて、ユーザによって入力された登録文書中の文字列を或いは検索文字列を単語に分割する機能を有する。単語境界位置索引25は、登録文書を分割した単語境界に関する出現情報を検索のために保持する。単語単位検索手段25は、文字列単位検索手段23で求められた文字列検索結果において検索文字列が単語として出現しているか否かを単語境界位置索引25を用いて決定する。
【００３６】
単語単位検索の検索手順は、特許文献１にも記載されているように、下記（１）〜（４）のとおりである。
（１）検索文字列を形態素解析し、単語の区切りを得る。
（２）検索文字列で文字列検索を行い、検索文字列を含む文書を特定する（後記（３）（４）から戻ってきた場合は、検索文字列を含む次の文書を特定する）。見つからなければ終了。
（３）前述の（２）で検索された文書について、検索文字列の出現位置を得る（、後記（４）から戻ってきた場合は、検索文字列の次の出現位置を得る）。見つからなければ（２）に戻る。
（４）前述の（３）で得られた出現位置の先頭から末尾までに含まれる単語境界を単語境界位置索引25から得る。その位置が（１）で得られた検索文字列の単語境界と一致すれば（２）で特定された文書を検索結果に追加し、（２）に戻る。その位置が検索文字列の単語境界と一致しなければ、（３）に戻る。
【００３７】
図１０に示す登録文書１に対して検索文字列「帯電」で検索した例を説明する。まず、形態素解析し「／帯電／」という結果が得られ、単語境界は１，３文字目（先頭位置が１文字目で、末尾位置は先頭位置に単語の長さ２を足して得られる）と分かる。次に文字列検索すると文書１が特定され、そこでの出現位置は５文字目から７文字目と分かる。しかし、この文書１における単語境界は４，６文字目であるため、一致しないことが分かる。これ以外の出現位置・文書は見つからないので、単語単位検索によれば該当文書なしという検索結果になる。つまり、「帯電」は単語としては現われていないことが分かる。
【００３８】
検索文字列が「携帯電話」の場合は以下のようになる。まず、形態素解析し「／携帯／電話／」という結果が得られ、単語境界は１，３，５文字目と分かる。次に文字列検索すると文書１が特定され、そこでの出現位置は４文字目から８文字目と分かる。一方、この出現位置付近の単語境界は４，６，８文字目であり、検索文字列における単語境界と一致する。従って、文書１は検索結果に含まれる。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、単語単位検索も行えるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態の文書検索装置のハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の文書検索装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の文書検索装置において文字列をn-gramに分割する処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態の文書検索装置のn-gramの記憶内容の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の文書検索装置のn-gramの記憶内容の別の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の文書検索装置において文字列をn-gramに分割する処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施形態の文書検索装置の機能ブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の文書検索装置の機能ブロック図である。
【図９】従来の文書検索装置の機能ブロック図である。
【図１０】登録文書の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
21・・・テキスト分割手段、22・・・n-gram索引、23・・・文字列単位検索手段、24・・・文字種毎分割数設定手段、25・・・単語境界位置索引、26・・・単語単位検索手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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