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
在日常办公数据分析中,数据透视表凭借高效的汇总、分组功能,成为Excel、WPS等办公软件中最常用的数据分析工具之一。其中,“计 ...
2026-04-02在数字化交互的全场景中,用户的每一次操作都在生成动态的行为轨迹——电商用户的“浏览商品→点击详情→加入购物车”,内容APP ...
2026-04-02在数字化转型深度推进的今天,企业数据已成为驱动业务增长、构建核心竞争力的战略资产,而数据安全则是守护这份资产的“生命线” ...
2026-04-02在数据驱动决策的浪潮中,数据挖掘与数据分析是两个高频出现且极易被混淆的概念。有人将二者等同看待,认为“做数据分析就是做数 ...
2026-04-01在数据驱动决策的时代,企业与从业者每天都会面对海量数据——电商平台的用户行为数据、金融机构的信贷风险数据、快消品牌的营销 ...
2026-04-01在数字化转型的浪潮中,企业数据已从“辅助运营的附属资源”升级为“驱动增长的核心资产”,而一套科学、可落地的企业数据管理方 ...
2026-04-01在数字化时代,每一位用户与产品的交互都会留下可追溯的行为轨迹——电商用户的浏览、加购、下单,APP用户的注册、登录、功能使 ...
2026-03-31在日常数据统计、市场调研、学术分析等场景中,我们常常需要判断两个分类变量之间是否存在关联(如性别与消费偏好、产品类型与满 ...
2026-03-31在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的职场实战与认证考核中,“可解释性建模”是核心需求之一——企业决策中,不仅需要 ...
2026-03-31多层感知机(MLP,Multilayer Perceptron)作为深度学习中最基础、最经典的神经网络模型,其结构设计直接决定了模型的拟合能力、 ...
2026-03-30在TensorFlow深度学习实战中,数据集的加载与预处理是基础且关键的第一步。手动下载、解压、解析数据集不仅耗时费力,还容易出现 ...
2026-03-30在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的日常工作中,“无监督分组、挖掘数据内在聚类规律”是高频核心需求——电商场景中 ...
2026-03-30机器学习的本质,是让模型通过对数据的学习,自主挖掘规律、实现预测与决策,而这一过程的核心驱动力,并非单一参数的独立作用, ...
2026-03-27在SQL Server数据库操作中,日期时间处理是高频核心需求——无论是报表统计中的日期格式化、数据筛选时的日期类型匹配,还是业务 ...
2026-03-27在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的能力体系与职场实操中,高维数据处理是高频且核心的痛点——随着业务场景的复杂化 ...
2026-03-27在机器学习建模与数据分析实战中,特征维度爆炸、冗余信息干扰、模型泛化能力差是高频痛点。面对用户画像、企业经营、医疗检测、 ...
2026-03-26在这个数据无处不在的时代,数据分析能力已不再是数据从业者的专属技能,而是成为了职场人、管理者、创业者乃至个人发展的核心竞 ...
2026-03-26在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的能力体系中,线性回归是连接描述性统计与预测性分析的关键桥梁,也是CDA二级认证的 ...
2026-03-26在数据分析、市场研究、用户画像构建、学术研究等场景中,我们常常会遇到多维度、多指标的数据难题:比如调研用户消费行为时,收 ...
2026-03-25在流量红利见顶、获客成本持续攀升的当下,营销正从“广撒网”的经验主义,转向“精耕细作”的数据驱动主义。数据不再是营销的辅 ...
2026-03-25