给Java同仁单点的AI“开胃菜“--搭建一个自己的本地问答系统

给Java同仁单点的AI “开胃菜”——搭建一个自己的本地问答系统

在人工智能的浪潮中，构建一个简单的问答系统是一个不错的起点。对于学习Java的开发者而言，我们可以利用一些开源库，结合自然语言处理技术，快速搭建一个本地的问答系统。本文将通过具体的代码示例，带您一步步实现这一目标。

环境准备

首先，确保您的开发环境中已安装Java 8及以上版本。接下来，我们需要引入一些依赖库，其中最重要的是Apache Lucene，这是一个强大的文本搜索引擎，我们可以用它来处理查询和文档在问答系统中的检索。

您可以使用Maven管理您的项目。以下是pom.xml中的依赖项：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.lucene</groupId>
        <artifactId>lucene-core</artifactId>
        <version>9.4.1</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.lucene</groupId>
        <artifactId>lucene-analyzers-common</artifactId>
        <version>9.4.1</version>
    </dependency>
</dependencies>

文档准备

接下来，我们需要准备一些文档以供系统查询。我们可以将问答对保存为文本文件，也可以直接在代码中使用List进行存储。例如：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class QnADatabase {
    private List<QnA> qnaList;

    public QnADatabase() {
        qnaList = new ArrayList<>();
        // 示例问答对
        qnaList.add(new QnA("Java是什么？", "Java是一种广泛使用的计算机编程语言。"));
        qnaList.add(new QnA("什么是面向对象编程？", "面向对象编程（OOP）是一种编程范式，它使用‘对象’来表示数据。"));
        // 可以继续添加问答对
    }

    public List<QnA> getQnaList() {
        return qnaList;
    }

    static class QnA {
        private String question;
        private String answer;

        public QnA(String question, String answer) {
            this.question = question;
            this.answer = answer;
        }

        public String getQuestion() {
            return question;
        }

        public String getAnswer() {
            return answer;
        }
    }
}

创建索引

使用Lucene时，首先要创建一个索引以便在查询时快速查找。下面是创建索引的示例代码：

import org.apache.lucene.analysis.standard.StandardAnalyzer;
import org.apache.lucene.document.Document;
import org.apache.lucene.document.Field;
import org.apache.lucene.document.StringField;
import org.apache.lucene.index.IndexWriter;
import org.apache.lucene.index.IndexWriterConfig;
import org.apache.lucene.store.Directory;
import org.apache.lucene.store.RAMDirectory;

import java.io.IOException;

public class Indexer {
    private Directory index;

    public Indexer() throws IOException {
        index = new RAMDirectory();
        StandardAnalyzer analyzer = new StandardAnalyzer();
        IndexWriterConfig config = new IndexWriterConfig(analyzer);
        IndexWriter writer = new IndexWriter(index, config);
        QnADatabase qnaDatabase = new QnADatabase();

        for (QnADatabase.QnA qna : qnaDatabase.getQnaList()) {
            Document doc = new Document();
            doc.add(new StringField("question", qna.getQuestion(), Field.Store.YES));
            doc.add(new StringField("answer", qna.getAnswer(), Field.Store.YES));
            writer.addDocument(doc);
        }
        writer.close();
    }

    public Directory getIndex() {
        return index;
    }
}

查询系统

现在我们已经有了索引，接下来是实现查询功能：

import org.apache.lucene.analysis.standard.StandardAnalyzer;
import org.apache.lucene.document.Document;
import org.apache.lucene.index.DirectoryReader;
import org.apache.lucene.queryparser.classic.QueryParser;
import org.apache.lucene.search.IndexSearcher;
import org.apache.lucene.search.Query;
import org.apache.lucene.search.ScoreDoc;
import org.apache.lucene.store.Directory;

import java.io.IOException;

public class QnASearch {
    private IndexSearcher searcher;

    public QnASearch(Directory index) throws IOException {
        searcher = new IndexSearcher(DirectoryReader.open(index));
    }

    public String search(String userQuery) throws Exception {
        StandardAnalyzer analyzer = new StandardAnalyzer();
        QueryParser parser = new QueryParser("question", analyzer);
        Query query = parser.parse(userQuery);
        ScoreDoc[] hits = searcher.search(query, 1).scoreDocs;

        if (hits.length > 0) {
            Document doc = searcher.doc(hits[0].doc);
            return doc.get("answer");
        } else {
            return "未找到相关答案。";
        }
    }
}

主程序

最后，在主程序中，我们可以整合上述所有部分，完成简单的问答系统：

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建索引
            Indexer indexer = new Indexer();
            // 创建搜索器
            QnASearch search = new QnASearch(indexer.getIndex());

            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            System.out.println("欢迎使用问答系统! 请输入您的问题：");

            while (true) {
                String userQuery = scanner.nextLine();
                if (userQuery.equalsIgnoreCase("exit")) {
                    break;
                }
                String answer = search.search(userQuery);
                System.out.println("答案: " + answer);
            }
            scanner.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

总结

通过以上代码，我们成功搭建了一个简单的本地问答系统。您可以通过添加更多的问答对，增强系统的实用性。接下来的尝试可以涉及到优化搜索效率、引入机器学习的模型等，以提升问答系统的智能化水平。希望这份“开胃菜”能够激发您对进一步探索AI的兴趣！