nominatim/tokenizer/legacy_icu_tokenizer.py

   1 """
   2 Tokenizer implementing normalisation as used before Nominatim 4 but using
   3 libICU instead of the PostgreSQL module.
   4 """
   5 from collections import Counter
   6 import itertools
   7 import logging
   8 import re
   9 from textwrap import dedent
  10 from pathlib import Path
  11
  12 from nominatim.db.connection import connect
  13 from nominatim.db.properties import set_property, get_property
  14 from nominatim.db.utils import CopyBuffer
  15 from nominatim.db.sql_preprocessor import SQLPreprocessor
  16 from nominatim.tokenizer.icu_rule_loader import ICURuleLoader
  17 from nominatim.tokenizer.icu_name_processor import ICUNameProcessor, ICUNameProcessorRules
  18
  19 DBCFG_MAXWORDFREQ = "tokenizer_maxwordfreq"
  20 DBCFG_TERM_NORMALIZATION = "tokenizer_term_normalization"
  21
  22 LOG = logging.getLogger()
  23
  24 def create(dsn, data_dir):
  25     """ Create a new instance of the tokenizer provided by this module.
  26     """
  27     return LegacyICUTokenizer(dsn, data_dir)
  28
  29
  30 class LegacyICUTokenizer:
  31     """ This tokenizer uses libICU to covert names and queries to ASCII.
  32         Otherwise it uses the same algorithms and data structures as the
  33         normalization routines in Nominatim 3.
  34     """
  35
  36     def __init__(self, dsn, data_dir):
  37         self.dsn = dsn
  38         self.data_dir = data_dir
  39         self.naming_rules = None
  40         self.term_normalization = None
  41         self.max_word_frequency = None
  42
  43
  44     def init_new_db(self, config, init_db=True):
  45         """ Set up a new tokenizer for the database.
  46
  47             This copies all necessary data in the project directory to make
  48             sure the tokenizer remains stable even over updates.
  49         """
  50         if config.TOKENIZER_CONFIG:
  51             cfgfile = Path(config.TOKENIZER_CONFIG)
  52         else:
  53             cfgfile = config.config_dir / 'legacy_icu_tokenizer.yaml'
  54
  55         loader = ICURuleLoader(cfgfile)
  56         self.naming_rules = ICUNameProcessorRules(loader=loader)
  57         self.term_normalization = config.TERM_NORMALIZATION
  58         self.max_word_frequency = config.MAX_WORD_FREQUENCY
  59
  60         self._install_php(config.lib_dir.php)
  61         self._save_config(config)
  62
  63         if init_db:
  64             self.update_sql_functions(config)
  65             self._init_db_tables(config)
  66
  67
  68     def init_from_project(self):
  69         """ Initialise the tokenizer from the project directory.
  70         """
  71         with connect(self.dsn) as conn:
  72             self.naming_rules = ICUNameProcessorRules(conn=conn)
  73             self.term_normalization = get_property(conn, DBCFG_TERM_NORMALIZATION)
  74             self.max_word_frequency = get_property(conn, DBCFG_MAXWORDFREQ)
  75
  76
  77     def finalize_import(self, config):
  78         """ Do any required postprocessing to make the tokenizer data ready
  79             for use.
  80         """
  81         with connect(self.dsn) as conn:
  82             sqlp = SQLPreprocessor(conn, config)
  83             sqlp.run_sql_file(conn, 'tokenizer/legacy_tokenizer_indices.sql')
  84
  85
  86     def update_sql_functions(self, config):
  87         """ Reimport the SQL functions for this tokenizer.
  88         """
  89         with connect(self.dsn) as conn:
  90             max_word_freq = get_property(conn, DBCFG_MAXWORDFREQ)
  91             sqlp = SQLPreprocessor(conn, config)
  92             sqlp.run_sql_file(conn, 'tokenizer/legacy_icu_tokenizer.sql',
  93                               max_word_freq=max_word_freq)
  94
  95
  96     def check_database(self):
  97         """ Check that the tokenizer is set up correctly.
  98         """
  99         self.init_from_project()
 100
 101         if self.naming_rules is None:
 102             return "Configuration for tokenizer 'legacy_icu' are missing."
 103
 104         return None
 105
 106
 107     def name_analyzer(self):
 108         """ Create a new analyzer for tokenizing names and queries
 109             using this tokinzer. Analyzers are context managers and should
 110             be used accordingly:
 111
 112             ```
 113             with tokenizer.name_analyzer() as analyzer:
 114                 analyser.tokenize()
 115             ```
 116
 117             When used outside the with construct, the caller must ensure to
 118             call the close() function before destructing the analyzer.
 119
 120             Analyzers are not thread-safe. You need to instantiate one per thread.
 121         """
 122         return LegacyICUNameAnalyzer(self.dsn, ICUNameProcessor(self.naming_rules))
 123
 124     # pylint: disable=missing-format-attribute
 125     def _install_php(self, phpdir):
 126         """ Install the php script for the tokenizer.
 127         """
 128         php_file = self.data_dir / "tokenizer.php"
 129         php_file.write_text(dedent("""\
 130             <?php
 131             @define('CONST_Max_Word_Frequency', {0.max_word_frequency});
 132             @define('CONST_Term_Normalization_Rules', "{0.term_normalization}");
 133             @define('CONST_Transliteration', "{0.naming_rules.search_rules}");
 134             require_once('{1}/tokenizer/legacy_icu_tokenizer.php');
 135             """.format(self, phpdir)))
 136
 137
 138     def _save_config(self, config):
 139         """ Save the configuration that needs to remain stable for the given
 140             database as database properties.
 141         """
 142         with connect(self.dsn) as conn:
 143             self.naming_rules.save_rules(conn)
 144
 145             set_property(conn, DBCFG_MAXWORDFREQ, config.MAX_WORD_FREQUENCY)
 146             set_property(conn, DBCFG_TERM_NORMALIZATION, self.term_normalization)
 147
 148
 149     def _init_db_tables(self, config):
 150         """ Set up the word table and fill it with pre-computed word
 151             frequencies.
 152         """
 153         with connect(self.dsn) as conn:
 154             sqlp = SQLPreprocessor(conn, config)
 155             sqlp.run_sql_file(conn, 'tokenizer/legacy_tokenizer_tables.sql')
 156             conn.commit()
 157
 158             LOG.warning("Precomputing word tokens")
 159
 160             # get partial words and their frequencies
 161             words = Counter()
 162             name_proc = ICUNameProcessor(self.naming_rules)
 163             with conn.cursor(name="words") as cur:
 164                 cur.execute(""" SELECT v, count(*) FROM
 165                                   (SELECT svals(name) as v FROM place)x
 166                                 WHERE length(v) < 75 GROUP BY v""")
 167
 168                 for name, cnt in cur:
 169                     terms = set()
 170                     for word in name_proc.get_variants_ascii(name_proc.get_normalized(name)):
 171                         if ' ' in word:
 172                             terms.update(word.split())
 173                     for term in terms:
 174                         words[term] += cnt
 175
 176             # copy them back into the word table
 177             with CopyBuffer() as copystr:
 178                 for args in words.items():
 179                     copystr.add(*args)
 180
 181                 with conn.cursor() as cur:
 182                     copystr.copy_out(cur, 'word',
 183                                      columns=['word_token', 'search_name_count'])
 184                     cur.execute("""UPDATE word SET word_id = nextval('seq_word')
 185                                    WHERE word_id is null""")
 186
 187             conn.commit()
 188
 189
 190 class LegacyICUNameAnalyzer:
 191     """ The legacy analyzer uses the ICU library for splitting names.
 192
 193         Each instance opens a connection to the database to request the
 194         normalization.
 195     """
 196
 197     def __init__(self, dsn, name_proc):
 198         self.conn = connect(dsn).connection
 199         self.conn.autocommit = True
 200         self.name_processor = name_proc
 201
 202         self._cache = _TokenCache()
 203
 204
 205     def __enter__(self):
 206         return self
 207
 208
 209     def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
 210         self.close()
 211
 212
 213     def close(self):
 214         """ Free all resources used by the analyzer.
 215         """
 216         if self.conn:
 217             self.conn.close()
 218             self.conn = None
 219
 220
 221     def get_word_token_info(self, words):
 222         """ Return token information for the given list of words.
 223             If a word starts with # it is assumed to be a full name
 224             otherwise is a partial name.
 225
 226             The function returns a list of tuples with
 227             (original word, word token, word id).
 228
 229             The function is used for testing and debugging only
 230             and not necessarily efficient.
 231         """
 232         tokens = {}
 233         for word in words:
 234             if word.startswith('#'):
 235                 tokens[word] = ' ' + self.name_processor.get_search_normalized(word[1:])
 236             else:
 237                 tokens[word] = self.name_processor.get_search_normalized(word)
 238
 239         with self.conn.cursor() as cur:
 240             cur.execute("""SELECT word_token, word_id
 241                            FROM word, (SELECT unnest(%s::TEXT[]) as term) t
 242                            WHERE word_token = t.term
 243                                  and class is null and country_code is null""",
 244                         (list(tokens.values()), ))
 245             ids = {r[0]: r[1] for r in cur}
 246
 247         return [(k, v, ids.get(v, None)) for k, v in tokens.items()]
 248
 249
 250     @staticmethod
 251     def normalize_postcode(postcode):
 252         """ Convert the postcode to a standardized form.
 253
 254             This function must yield exactly the same result as the SQL function
 255             'token_normalized_postcode()'.
 256         """
 257         return postcode.strip().upper()
 258
 259
 260     def _make_standard_hnr(self, hnr):
 261         """ Create a normalised version of a housenumber.
 262
 263             This function takes minor shortcuts on transliteration.
 264         """
 265         return self.name_processor.get_search_normalized(hnr)
 266
 267     def update_postcodes_from_db(self):
 268         """ Update postcode tokens in the word table from the location_postcode
 269             table.
 270         """
 271         to_delete = []
 272         with self.conn.cursor() as cur:
 273             # This finds us the rows in location_postcode and word that are
 274             # missing in the other table.
 275             cur.execute("""SELECT * FROM
 276                             (SELECT pc, word FROM
 277                               (SELECT distinct(postcode) as pc FROM location_postcode) p
 278                               FULL JOIN
 279                               (SELECT word FROM word
 280                                 WHERE class ='place' and type = 'postcode') w
 281                               ON pc = word) x
 282                            WHERE pc is null or word is null""")
 283
 284             with CopyBuffer() as copystr:
 285                 for postcode, word in cur:
 286                     if postcode is None:
 287                         to_delete.append(word)
 288                     else:
 289                         copystr.add(
 290                             postcode,
 291                             ' ' + self.name_processor.get_search_normalized(postcode),
 292                             'place', 'postcode', 0)
 293
 294                 if to_delete:
 295                     cur.execute("""DELETE FROM WORD
 296                                    WHERE class ='place' and type = 'postcode'
 297                                          and word = any(%s)
 298                                 """, (to_delete, ))
 299
 300                 copystr.copy_out(cur, 'word',
 301                                  columns=['word', 'word_token', 'class', 'type',
 302                                           'search_name_count'])
 303
 304
 305     def update_special_phrases(self, phrases, should_replace):
 306         """ Replace the search index for special phrases with the new phrases.
 307         """
 308         norm_phrases = set(((self.name_processor.get_normalized(p[0]), p[1], p[2], p[3])
 309                             for p in phrases))
 310
 311         with self.conn.cursor() as cur:
 312             # Get the old phrases.
 313             existing_phrases = set()
 314             cur.execute("""SELECT word, class, type, operator FROM word
 315                            WHERE class != 'place'
 316                                  OR (type != 'house' AND type != 'postcode')""")
 317             for label, cls, typ, oper in cur:
 318                 existing_phrases.add((label, cls, typ, oper or '-'))
 319
 320             added = self._add_special_phrases(cur, norm_phrases, existing_phrases)
 321             if should_replace:
 322                 deleted = self._remove_special_phrases(cur, norm_phrases,
 323                                                        existing_phrases)
 324             else:
 325                 deleted = 0
 326
 327         LOG.info("Total phrases: %s. Added: %s. Deleted: %s",
 328                  len(norm_phrases), added, deleted)
 329
 330
 331     def _add_special_phrases(self, cursor, new_phrases, existing_phrases):
 332         """ Add all phrases to the database that are not yet there.
 333         """
 334         to_add = new_phrases - existing_phrases
 335
 336         added = 0
 337         with CopyBuffer() as copystr:
 338             for word, cls, typ, oper in to_add:
 339                 term = self.name_processor.get_search_normalized(word)
 340                 if term:
 341                     copystr.add(word, ' ' + term, cls, typ,
 342                                 oper if oper in ('in', 'near') else None, 0)
 343                     added += 1
 344
 345             copystr.copy_out(cursor, 'word',
 346                              columns=['word', 'word_token', 'class', 'type',
 347                                       'operator', 'search_name_count'])
 348
 349         return added
 350
 351
 352     @staticmethod
 353     def _remove_special_phrases(cursor, new_phrases, existing_phrases):
 354         """ Remove all phrases from the databse that are no longer in the
 355             new phrase list.
 356         """
 357         to_delete = existing_phrases - new_phrases
 358
 359         if to_delete:
 360             cursor.execute_values(
 361                 """ DELETE FROM word USING (VALUES %s) as v(name, in_class, in_type, op)
 362                     WHERE word = name and class = in_class and type = in_type
 363                           and ((op = '-' and operator is null) or op = operator)""",
 364                 to_delete)
 365
 366         return len(to_delete)
 367
 368
 369     def add_country_names(self, country_code, names):
 370         """ Add names for the given country to the search index.
 371         """
 372         word_tokens = set()
 373         for name in self._compute_full_names(names):
 374             if name:
 375                 word_tokens.add(' ' + self.name_processor.get_search_normalized(name))
 376
 377         with self.conn.cursor() as cur:
 378             # Get existing names
 379             cur.execute("SELECT word_token FROM word WHERE country_code = %s",
 380                         (country_code, ))
 381             word_tokens.difference_update((t[0] for t in cur))
 382
 383             if word_tokens:
 384                 cur.execute("""INSERT INTO word (word_id, word_token, country_code,
 385                                                  search_name_count)
 386                                (SELECT nextval('seq_word'), token, %s, 0
 387                                 FROM unnest(%s) as token)
 388                             """, (country_code, list(word_tokens)))
 389
 390
 391     def process_place(self, place):
 392         """ Determine tokenizer information about the given place.
 393
 394             Returns a JSON-serialisable structure that will be handed into
 395             the database via the token_info field.
 396         """
 397         token_info = _TokenInfo(self._cache)
 398
 399         names = place.get('name')
 400
 401         if names:
 402             fulls, partials = self._compute_name_tokens(names)
 403
 404             token_info.add_names(fulls, partials)
 405
 406             country_feature = place.get('country_feature')
 407             if country_feature and re.fullmatch(r'[A-Za-z][A-Za-z]', country_feature):
 408                 self.add_country_names(country_feature.lower(), names)
 409
 410         address = place.get('address')
 411         if address:
 412             self._process_place_address(token_info, address)
 413
 414         return token_info.data
 415
 416
 417     def _process_place_address(self, token_info, address):
 418         hnrs = []
 419         addr_terms = []
 420         for key, value in address.items():
 421             if key == 'postcode':
 422                 self._add_postcode(value)
 423             elif key in ('housenumber', 'streetnumber', 'conscriptionnumber'):
 424                 hnrs.append(value)
 425             elif key == 'street':
 426                 token_info.add_street(*self._compute_name_tokens({'name': value}))
 427             elif key == 'place':
 428                 token_info.add_place(*self._compute_name_tokens({'name': value}))
 429             elif not key.startswith('_') and \
 430                  key not in ('country', 'full'):
 431                 addr_terms.append((key, *self._compute_name_tokens({'name': value})))
 432
 433         if hnrs:
 434             hnrs = self._split_housenumbers(hnrs)
 435             token_info.add_housenumbers(self.conn, [self._make_standard_hnr(n) for n in hnrs])
 436
 437         if addr_terms:
 438             token_info.add_address_terms(addr_terms)
 439
 440
 441     def _compute_name_tokens(self, names):
 442         """ Computes the full name and partial name tokens for the given
 443             dictionary of names.
 444         """
 445         full_names = self._compute_full_names(names)
 446         full_tokens = set()
 447         partial_tokens = set()
 448
 449         for name in full_names:
 450             norm_name = self.name_processor.get_normalized(name)
 451             full, part = self._cache.names.get(norm_name, (None, None))
 452             if full is None:
 453                 variants = self.name_processor.get_variants_ascii(norm_name)
 454                 if not variants:
 455                     continue
 456
 457                 with self.conn.cursor() as cur:
 458                     cur.execute("SELECT (getorcreate_full_word(%s, %s)).*",
 459                                 (norm_name, variants))
 460                     full, part = cur.fetchone()
 461
 462                 self._cache.names[norm_name] = (full, part)
 463
 464             full_tokens.add(full)
 465             partial_tokens.update(part)
 466
 467         return full_tokens, partial_tokens
 468
 469
 470     @staticmethod
 471     def _compute_full_names(names):
 472         """ Return the set of all full name word ids to be used with the
 473             given dictionary of names.
 474         """
 475         full_names = set()
 476         for name in (n.strip() for ns in names.values() for n in re.split('[;,]', ns)):
 477             if name:
 478                 full_names.add(name)
 479
 480                 brace_idx = name.find('(')
 481                 if brace_idx >= 0:
 482                     full_names.add(name[:brace_idx].strip())
 483
 484         return full_names
 485
 486
 487     def _add_postcode(self, postcode):
 488         """ Make sure the normalized postcode is present in the word table.
 489         """
 490         if re.search(r'[:,;]', postcode) is None:
 491             postcode = self.normalize_postcode(postcode)
 492
 493             if postcode not in self._cache.postcodes:
 494                 term = self.name_processor.get_search_normalized(postcode)
 495                 if not term:
 496                     return
 497
 498                 with self.conn.cursor() as cur:
 499                     # no word_id needed for postcodes
 500                     cur.execute("""INSERT INTO word (word, word_token, class, type,
 501                                                      search_name_count)
 502                                    (SELECT pc, %s, 'place', 'postcode', 0
 503                                     FROM (VALUES (%s)) as v(pc)
 504                                     WHERE NOT EXISTS
 505                                      (SELECT * FROM word
 506                                       WHERE word = pc and class='place' and type='postcode'))
 507                                 """, (' ' + term, postcode))
 508                 self._cache.postcodes.add(postcode)
 509
 510
 511     @staticmethod
 512     def _split_housenumbers(hnrs):
 513         if len(hnrs) > 1 or ',' in hnrs[0] or ';' in hnrs[0]:
 514             # split numbers if necessary
 515             simple_list = []
 516             for hnr in hnrs:
 517                 simple_list.extend((x.strip() for x in re.split(r'[;,]', hnr)))
 518
 519             if len(simple_list) > 1:
 520                 hnrs = list(set(simple_list))
 521             else:
 522                 hnrs = simple_list
 523
 524         return hnrs
 525
 526
 527
 528
 529 class _TokenInfo:
 530     """ Collect token information to be sent back to the database.
 531     """
 532     def __init__(self, cache):
 533         self._cache = cache
 534         self.data = {}
 535
 536     @staticmethod
 537     def _mk_array(tokens):
 538         return '{%s}' % ','.join((str(s) for s in tokens))
 539
 540
 541     def add_names(self, fulls, partials):
 542         """ Adds token information for the normalised names.
 543         """
 544         self.data['names'] = self._mk_array(itertools.chain(fulls, partials))
 545
 546
 547     def add_housenumbers(self, conn, hnrs):
 548         """ Extract housenumber information from a list of normalised
 549             housenumbers.
 550         """
 551         self.data['hnr_tokens'] = self._mk_array(self._cache.get_hnr_tokens(conn, hnrs))
 552         self.data['hnr'] = ';'.join(hnrs)
 553
 554
 555     def add_street(self, fulls, _):
 556         """ Add addr:street match terms.
 557         """
 558         if fulls:
 559             self.data['street'] = self._mk_array(fulls)
 560
 561
 562     def add_place(self, fulls, partials):
 563         """ Add addr:place search and match terms.
 564         """
 565         if fulls:
 566             self.data['place_search'] = self._mk_array(itertools.chain(fulls, partials))
 567             self.data['place_match'] = self._mk_array(fulls)
 568
 569
 570     def add_address_terms(self, terms):
 571         """ Add additional address terms.
 572         """
 573         tokens = {}
 574
 575         for key, fulls, partials in terms:
 576             if fulls:
 577                 tokens[key] = [self._mk_array(itertools.chain(fulls, partials)),
 578                                self._mk_array(fulls)]
 579
 580         if tokens:
 581             self.data['addr'] = tokens
 582
 583
 584 class _TokenCache:
 585     """ Cache for token information to avoid repeated database queries.
 586
 587         This cache is not thread-safe and needs to be instantiated per
 588         analyzer.
 589     """
 590     def __init__(self):
 591         self.names = {}
 592         self.postcodes = set()
 593         self.housenumbers = {}
 594
 595
 596     def get_hnr_tokens(self, conn, terms):
 597         """ Get token ids for a list of housenumbers, looking them up in the
 598             database if necessary.
 599         """
 600         tokens = []
 601         askdb = []
 602
 603         for term in terms:
 604             token = self.housenumbers.get(term)
 605             if token is None:
 606                 askdb.append(term)
 607             else:
 608                 tokens.append(token)
 609
 610         if askdb:
 611             with conn.cursor() as cur:
 612                 cur.execute("SELECT nr, getorcreate_hnr_id(nr) FROM unnest(%s) as nr",
 613                             (askdb, ))
 614                 for term, tid in cur:
 615                     self.housenumbers[term] = tid
 616                     tokens.append(tid)
 617
 618         return tokens