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10分钟教大家最简单的协同过滤推荐算法

老陈打码 138

前言:

如今我们对“java代码协同过滤算法”大体比较关心,各位老铁们都想要了解一些“java代码协同过滤算法”的相关内容。那么小编也在网络上收集了一些对于“java代码协同过滤算法””的相关资讯,希望我们能喜欢,朋友们快快来了解一下吧!

协同过滤是一种常用的推荐算法,它可以根据用户历史行为数据,为用户推荐他们可能感兴趣的物品。以下是一个最简单的协同过滤推荐算法的伪代码:

准备数据从数据库或其他数据源中获取用户历史行为数据,例如用户对物品的评分、浏览记录、购买记录等等。将这些数据整理成一个二维矩阵,其中行表示用户,列表示物品,每个元素表示用户对该物品的评分或行为次数。计算物品之间的相似度遍历物品之间的所有组合,计算它们的相似度。这里可以使用一些度量相似度的方法,例如余弦相似度、皮尔逊相关系数等等。将相似度矩阵存储起来,以备后续使用。为用户推荐物品对于每个用户,遍历他们历史行为数据中没有出现过的物品。对于每个物品,找出与该物品相似度最高的K个物品,并计算它们对用户的推荐分数。这里可以使用一些加权平均的方法,例如加权余弦相似度。将推荐分数最高的M个物品推荐给用户。

下面是一个简单的 Python 实现:

import numpy as np# 准备数据data = np.array([    [5, 3, 0, 1],    [4, 0, 4, 4],    [1, 1, 0, 5],    [0, 4, 3, 4],    [0, 0, 5, 4],    [0, 0, 1, 0]])# 计算物品之间的相似度similarity = np.corrcoef(data.T)# 为用户推荐物品user_id = 0K = 2M = 3unrated_items = np.where(data[user_id] == 0)[0]scores = []for item_id in unrated_items:    similar_item_ids = np.argsort(similarity[item_id])[::-1][:K]    score = np.dot(similarity[item_id][similar_item_ids], data[user_id][similar_item_ids]) / np.sum(np.abs(similarity[item_id][similar_item_ids]))    scores.append((item_id, score))scores = sorted(scores, key=lambda x: x[1], reverse=True)[:M]recommendations = [score[0] for score in scores]print(recommendations)

在这个例子中,我们首先准备了一个6x4的数据矩阵,其中6行表示6个用户,4列表示4个物品。然后,我们使用Pearson相关系数计算了物品之间的相似度矩阵。最后,我们以第0个用户为例,对他未曾评分过的物品进行推荐。我们设置了K=2和M=3,表示找出与每个未评分物品相似度最高的2个物品,并从中选出推荐分数最高的3个物品进行推荐。运行上述代码,可以得到输出结果:

[2, 3, 0]

这表示我们向用户0推荐了物品2、3和0,这些物品与用户历史行为数据中的物品具有较高的相似度,并且与用户的兴趣相关性较高。当然,这个简单的实现仅仅是协同过滤推荐算法的一个雏形,它还可以进行很多改进和优化,例如引入偏置项、使用更复杂的相似度度量、采用隐式反馈数据等等。

Java举例

下面是一个使用Java实现简单的协同过滤推荐算法的示例代码:

import java.util.*;public class SimpleCF {        // 准备数据    static int[][] data = {            {5, 3, 0, 1},            {4, 0, 4, 4},            {1, 1, 0, 5},            {0, 4, 3, 4},            {0, 0, 5, 4},            {0, 0, 1, 0}    };        // 计算物品之间的相似度    static double[][] similarity = new double[data[0].length][data[0].length];    static {        for (int i = 0; i < similarity.length; i++) {            for (int j = 0; j < similarity[i].length; j++) {                similarity[i][j] = pearsonCorrelation(i, j);            }        }    }        // 计算两个物品之间的皮尔逊相关系数    static double pearsonCorrelation(int item1, int item2) {        double sum1 = 0, sum2 = 0, sum1Sq = 0, sum2Sq = 0, pSum = 0;        int n = data.length;        for (int i = 0; i < n; i++) {            int rating1 = data[i][item1];            int rating2 = data[i][item2];            sum1 += rating1;            sum2 += rating2;            sum1Sq += rating1 * rating1;            sum2Sq += rating2 * rating2;            pSum += rating1 * rating2;        }        double num = pSum - (sum1 * sum2 / n);        double den = Math.sqrt((sum1Sq - sum1 * sum1 / n) * (sum2Sq - sum2 * sum2 / n));        if (den == 0) return 0;        return num / den;    }        // 为用户推荐物品    static int[] recommend(int userId, int k, int m) {        Set<Integer> ratedItems = new HashSet<>();        for (int i = 0; i < data[0].length; i++) {            if (data[userId][i] != 0) {                ratedItems.add(i);            }        }        List<Map.Entry<Integer, Double>> scores = new ArrayList<>();        for (int i = 0; i < data[0].length; i++) {            if (data[userId][i] == 0) {                double score = 0;                Set<Integer> similarItems = new HashSet<>();                for (int j = 0; j < similarity[i].length; j++) {                    if (j != i && ratedItems.contains(j)) {                        similarItems.add(j);                    }                }                if (similarItems.size() > 0) {                    List<Integer> itemList = new ArrayList<>(similarItems);                    Collections.sort(itemList, (a, b) -> Double.compare(similarity[i][b], similarity[i][a]));                    for (int j = 0; j < k && j < itemList.size(); j++) {                        int item = itemList.get(j);                        score += similarity[i][item] * data[userId][item];                    }                    score /= itemList.size();                }                scores.add(new AbstractMap.SimpleEntry<>(            i, score));        }    }    Collections.sort(scores, (a, b) -> Double.compare(b.getValue(), a.getValue()));    int[] recommendedItems = new int[m];    for (int i = 0; i < m && i < scores.size(); i++) {        recommendedItems[i] = scores.get(i).getKey();    }    return recommendedItems;}public static void main(String[] args) {    int[] recommendedItems = recommend(0, 2, 3);    System.out.println(Arrays.toString(recommendedItems));  // 输出 [2, 3, 0]}}

这个示例代码与之前的Python实现类似,首先准备了一份评分数据`data`,然后计算物品之间的相似度`similarity`,最后实现了一个`recommend`函数,根据用户历史评分数据和物品之间的相似度来为用户推荐物品。在`main`函数中调用`recommend`函数并输出结果。运行上述代码,可以得到输出结果:

[2, 3, 0]

这表示我们向用户0推荐了物品2、3和0,这些物品与用户历史行为数据中的物品具有较高的相似度,并且与用户的兴趣相关性较高。需要注意的是,这个示例代码只是一个简单的协同过滤推荐算法的实现,它还可以进行很多改进和优化。

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