数学表达式是科技信息的重要表达形式,实现数学表达式检索有助于科技信息的高效交流与利用。针对数学表达式复杂二维结构特性所导致的普通文本检索技术难以对其进行检索的问题,提出一种面向表达式层次结构的分层索引模型和检索方法。在数学表达式索引研究中,通过提取数学表达式基线层次结构,定义表达式主层次并以各表达式主层次结构信息为依据,对数学表达式资源进行聚类处理,形成具有相同主层次结构的表达式集合;基于此集合,运用Treap数据结构建立数学表达式索引,成为表达式索引层。同时,结合文件倒排记录构造文件索引层,从而建立了面向数学表达式匹配和面向文档信息获取的双层索引结构。在与该分层索引模型相应的检索方法研究中,设计了包括精确匹配和结构匹配等数学表达式查询方式的检索算法。通过实验对该分层索引模型和检索方法进行了验证,表明本文提出的面向数学表达式层次结构的分层索引模型和检索方法对数学表达式二维结构特性具有较好的有效性和适应性。