京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
基于用户的协同过滤推荐算法原理和实现
在推荐系统众多方法中,基于用户的协同过滤推荐算法是最早诞生的,原理也较为简单。该算法1992年提出并用于邮件过滤系统,两年后1994年被 GroupLens 用于新闻过滤。一直到2000年,该算法都是推荐系统领域最著名的算法。
本文简单介绍基于用户的协同过滤算法思想以及原理,最后基于该算法实现园友的推荐,即根据你关注的人,为你推荐博客园中其他你有可能感兴趣的人。
基本思想
俗话说“物以类聚、人以群分”,拿看电影这个例子来说,如果你喜欢《蝙蝠侠》、《碟中谍》、《星际穿越》、《源代码》等电影,另外有个人也都喜欢这些电影,而且他还喜欢《钢铁侠》,则很有可能你也喜欢《钢铁侠》这部电影。
所以说,当一个用户 A 需要个性化推荐时,可以先找到和他兴趣相似的用户群体 G,然后把 G 喜欢的、并且 A 没有听说过的物品推荐给 A,这就是基于用户的系统过滤算法。
原理
根据上述基本原理,我们可以将基于用户的协同过滤推荐算法拆分为两个步骤:
1. 找到与目标用户兴趣相似的用户集合
2. 找到这个集合中用户喜欢的、并且目标用户没有听说过的物品推荐给目标用户
1. 发现兴趣相似的用户
通常用 Jaccard 公式或者余弦相似度计算两个用户之间的相似度。设 N(u) 为用户 u 喜欢的物品集合,N(v) 为用户 v 喜欢的物品集合,那么 u 和 v 的相似度是多少呢:
Jaccard 公式:
余弦相似度:
假设目前共有4个用户: A、B、C、D;共有5个物品:a、b、c、d、e。用户与物品的关系(用户喜欢物品)如下图所示:
如何一下子计算所有用户之间的相似度呢?为计算方便,通常首先需要建立“物品—用户”的倒排表,如下图所示:
然后对于每个物品,喜欢他的用户,两两之间相同物品加1。例如喜欢物品 a 的用户有 A 和 B,那么在矩阵中他们两两加1。如下图所示:
计算用户两两之间的相似度,上面的矩阵仅仅代表的是公式的分子部分。以余弦相似度为例,对上图进行进一步计算:
到此,计算用户相似度就大功告成,可以很直观的找到与目标用户兴趣较相似的用户。
2. 推荐物品
首先需要从矩阵中找出与目标用户 u 最相似的 K 个用户,用集合 S(u, K) 表示,将 S 中用户喜欢的物品全部提取出来,并去除 u 已经喜欢的物品。对于每个候选物品 i ,用户 u 对它感兴趣的程度用如下公式计算:
其中 rvi 表示用户 v 对 i 的喜欢程度,在本例中都是为 1,在一些需要用户给予评分的推荐系统中,则要代入用户评分。
举个例子,假设我们要给 A 推荐物品,选取 K = 3 个相似用户,相似用户则是:B、C、D,那么他们喜欢过并且 A 没有喜欢过的物品有:c、e,那么分别计算 p(A, c) 和 p(A, e):
看样子用户 A 对 c 和 e 的喜欢程度可能是一样的,在真实的推荐系统中,只要按得分排序,取前几个物品就可以了。
园友推荐
在社交网络的推荐中,“物品”其实就是“人”,“喜欢一件物品”变为“关注的人”,这一节用上面的算法实现给我推荐 10 个园友。
1. 计算 10 名与我兴趣最相似的园友
由于只是为我一个人做用户推荐,所以没必要建立一个庞大的用户两两之间相似度的矩阵了,与我兴趣相似的园友只会在这个群体产生:我关注的人的粉丝。除我自己之外,目前我一共关注了23名园友,这23名园友一共有22936个唯一粉丝,我对这22936个用户逐一计算了相似度,相似度排名前10的用户及相似度如下:
| 昵称 | 关注数量 | 共同数量 | 相似度 |
|---|---|---|---|
| 蓝枫叶1938 | 5 | 4 | 0.373001923296126 |
| FBI080703 | 3 | 3 | 0.361157559257308 |
| 鱼非鱼 | 3 | 3 | 0.361157559257308 |
| Lauce | 3 | 3 | 0.361157559257308 |
| 蓝色蜗牛 | 3 | 3 | 0.361157559257308 |
| shanyujin | 3 | 3 | 0.361157559257308 |
| Mr.Huang | 6 | 4 | 0.340502612303499 |
| 对世界说你好 | 6 | 4 | 0.340502612303499 |
| strucoder | 28 | 8 | 0.31524416249564 |
| Mr.Vangogh | 4 | 3 | 0.312771621085612 |
这10名相似用户一共推荐了25名园友,计算得到兴趣度并排序:
| 排序 | 昵称 | 兴趣度 |
|---|---|---|
| 1 | wolfy | 0.373001923296126 |
| 2 | Artech | 0.340502612303499 |
| 3 | Cat Chen | 0.340502612303499 |
| 4 | WXWinter(冬) | 0.340502612303499 |
| 5 | DanielWise | 0.340502612303499 |
| 6 | 一路前行 | 0.31524416249564 |
| 7 | Liam Wang | 0.31524416249564 |
| 8 | usharei | 0.31524416249564 |
| 9 | CoderZh | 0.31524416249564 |
| 10 | 博客园团队 | 0.31524416249564 |
| 11 | 深蓝色右手 | 0.31524416249564 |
| 12 | Kinglee | 0.31524416249564 |
| 13 | Gnie | 0.31524416249564 |
| 14 | riccc | 0.31524416249564 |
| 15 | Braincol | 0.31524416249564 |
| 16 | 滴答的雨 | 0.31524416249564 |
| 17 | Dennis Gao | 0.31524416249564 |
| 18 | 刘冬.NET | 0.31524416249564 |
| 19 | 李永京 | 0.31524416249564 |
| 20 | 浪端之渡鸟 | 0.31524416249564 |
| 21 | 李涛 | 0.31524416249564 |
| 22 | 阿不 | 0.31524416249564 |
| 23 | JK_Rush | 0.31524416249564 |
| 24 | xiaotie | 0.31524416249564 |
| 25 | Leepy | 0.312771621085612 |
只需要按需要取相似度排名前10名就可以了,不过看起来整个列表的推荐质量都还不错!
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数据分析、业务监控、质量检测与风险管控工作中,数据波动性是衡量数据稳定性、业务健康度、结果可信度的核心依据。数据波动代 ...
2026-08-18很多分析师在设计标签时思路清晰,但真到落地环节却面临“数据在手,不知如何转化为可用标签”的困境:或因加工方式选择不当导致 ...
2026-08-18在数据分析、业务评价、产品评级、用户分层与综合决策场景中,单一指标往往无法全面、客观地评价事物整体水平。现实中的评价对象 ...
2026-08-18在数理统计、假设检验、数据分析与机器学习领域中,卡方分布(χ²分布)是继正态分布、t分布之后最重要的连续型概率分布之一。 ...
2026-08-17在Python数据清洗、文本校验、账号密码规则校验、脏数据过滤、字符串规整化处理中,正则表达式是最高效、最常用的文本匹配工具。 ...
2026-08-17 很多分析师每天和数据打交道,但当被问到“标签是什么”“标签和指标有什么区别”“标签体系如何设计”时,却常常答不上来。 ...
2026-08-17手游行业具备用户迭代快、竞争激烈、用户粘性易流失的典型特征。随着新游持续上线、玩家审美升级、玩法疲劳等问题出现,存量用户 ...
2026-08-14在数字化产品运营、商业数据分析、业务增长管理中,零散的指标统计无法支撑系统性的业务决策。单一的点击率、转化率、销量数据只 ...
2026-08-14 很多数据分析师每天都在写SQL,但当被问到“数据查询语言(DQL)的本质是什么”“SELECT语句中各子句的书写顺序与实际执行顺 ...
2026-08-14在数据库数据分析、数据清洗、报表统计与业务查询场景中,日期时间是最高频、最核心的基础字段。数据库中存储的日期格式多样,包 ...
2026-08-13在数据统计分析与数据清洗工作中,箱线图是一种简洁高效、客观性强的数据可视化图表,能够直观呈现数据集的分布特征、离散程度和 ...
2026-08-13 很多数据分析师写过无数个SELECT查询,但当被问到“如何新建一张表来固化中间数据”“创建视图和创建物理表有什么区别”“视 ...
2026-08-13在自动化办公、数据采集、定时统计、日志清理、系统监控等场景中,程序往往需要按照固定时间间隔重复执行指定任务,这种运行机制 ...
2026-08-12在数据分析日常工作中,Excel数据筛选是数据清洗、数据提取、样本筛选的核心基础操作。传统Excel手动筛选、函数筛选方式,面对多 ...
2026-08-12 很多数据分析师精通Excel函数和数据透视表,但当被问到“数据从哪里来”“表和视图有什么区别”“数据库管理系统和SQL是什么 ...
2026-08-12在数据分析、统计建模、数据挖掘与商业调研过程中,原始数据往往无法做到绝对干净规整。受系统故障、人工录入失误、设备误差、突 ...
2026-08-11在数据分析工作中,聚类分析是典型的无监督学习方法,核心作用是依据数据自身的多维特征,将相似样本自动划分为若干类别,实现“ ...
2026-08-11 很多企业团队并非缺乏指标,而是陷入“指标失控”:仪表盘上堆满实时跳动的数据,却无法回答“当前瓶颈在哪、下一步该做什么 ...
2026-08-11AB实验是互联网产品迭代、营销优化、功能升级的核心科学验证手段,通过流量随机分组、对照组与实验组对比,科学验证策略、功能、 ...
2026-08-10在MySQL数据库优化中,索引是提升查询效率、降低数据库IO开销、优化系统性能的核心手段。普通单列索引仅适配简单查询场景,面对 ...
2026-08-10