京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
协同过滤推荐算法的原理及实现
协同过滤推荐算法是诞生最早,并且较为著名的推荐算法。主要的功能是预测和推荐。算法通过对用户历史行为数据的挖掘发现用户的偏好,基于不同的偏好对用户进行群组划分并推荐品味相似的商品。协同过滤推荐算法分为两类,分别是基于用户的协同过滤算法(user-based collaboratIve filtering),和基于物品的协同过滤算法(item-based collaborative filtering)。简单的说就是:人以类聚,物以群分。下面我们将分别说明这两类推荐算法的原理和实现方法。
基于用户的协同过滤算法是通过用户的历史行为数据发现用户对商品或内容的喜欢(如商品购买,收藏,内容评论或分享),并对这些喜好进行度量和打分。根据不同用户对相同商品或内容的态度和偏好程度计算用户之间的关系。在有相同喜好的用户间进行商品推荐。简单的说就是如果A,B两个用户都购买了x,y,z三本图书,并且给出了5星的好评。那么A和B就属于同一类用户。可以将A看过的图书w也推荐给用户B。
1.1寻找偏好相似的用户
我们模拟了5个用户对两件商品的评分,来说明如何通过用户对不同商品的态度和偏好寻找相似的用户。在示例中,5个用户分别对两件商品进行了评分。这里的分值可能表示真实的购买,也可以是用户对商品不同行为的量化指标。例如,浏览商品的次数,向朋友推荐商品,收藏,分享,或评论等等。这些行为都可以表示用户对商品的态度和偏好程度。
从表格中很难直观发现5个用户间的联系,我们将5个用户对两件商品的评分用散点图表示出来后,用户间的关系就很容易发现了。在散点图中,Y轴是商品1的评分,X轴是商品2的评分,通过用户的分布情况可以发现,A,C,D三个用户距离较近。用户A(3.3 6.5)和用户C(3.6 6.3),用户D(3.4 5.8)对两件商品的评分较为接近。而用户E和用户B则形成了另一个群体。
散点图虽然直观,但无法投入实际的应用,也不能准确的度量用户间的关系。因此我们需要通过数字对用户的关系进行准确的度量,并依据这些关系完成商品的推荐。
1.2欧几里德距离评价
欧几里德距离评价是一个较为简单的用户关系评价方法。原理是通过计算两个用户在散点图中的距离来判断不同的用户是否有相同的偏好。以下是欧几里德距离评价的计算公式。
通过公式我们获得了5个用户相互间的欧几里德系数,也就是用户间的距离。系数越小表示两个用户间的距离越近,偏好也越是接近。不过这里有个问题,太小的数值可能无法准确的表现出不同用户间距离的差异,因此我们对求得的系数取倒数,使用户间的距离约接近,数值越大。在下面的表格中,可以发现,用户A&C用户A&D和用户C&D距离较近。同时用户B&E的距离也较为接近。与我们前面在散点图中看到的情况一致。
1.3皮尔逊相关度评价
皮尔逊相关度评价是另一种计算用户间关系的方法。他比欧几里德距离评价的计算要复杂一些,但对于评分数据不规范时皮尔逊相关度评价能够给出更好的结果。以下是一个多用户对多个商品进行评分的示例。这个示例比之前的两个商品的情况要复杂一些,但也更接近真实的情况。我们通过皮尔逊相关度评价对用户进行分组,并推荐商品。
1.4皮尔逊相关系数
皮尔逊相关系数的计算公式如下,结果是一个在-1与1之间的系数。该系数用来说明两个用户间联系的强弱程度。
相关系数的分类
通过计算5个用户对5件商品的评分我们获得了用户间的相似度数据。这里可以看到用户A&B,C&D,C&E和D&E之间相似度较高。下一步,我们可以依照相似度对用户进行商品推荐。
为用户C推荐商品
当我们需要对用户C推荐商品时,首先我们检查之前的相似度列表,发现用户C和用户D和E的相似度较高。换句话说这三个用户是一个群体,拥有相同的偏好。因此,我们可以对用户C推荐D和E的商品。但这里有一个问题。我们不能直接推荐前面商品1-商品5的商品。因为这这些商品用户C以及浏览或者购买过了。不能重复推荐。因此我们要推荐用户C还没有浏览或购买过的商品。
加权排序推荐
我们提取了用户D和用户E评价过的另外5件商品A—商品F的商品。并对不同商品的评分进行相似度加权。按加权后的结果对5件商品进行排序,然后推荐给用户C。这样,用户C就获得了与他偏好相似的用户D和E评价的商品。而在具体的推荐顺序和展示上我们依照用户D和用户E与用户C的相似度进行排序。
以上是基于用户的协同过滤算法。这个算法依靠用户的历史行为数据来计算相关度。也就是说必须要有一定的数据积累(冷启动问题)。对于新网站或数据量较少的网站,还有一种方法是基于物品的协同过滤算法。
基于物品的协同过滤算法(item-based collaborative filtering)
基于物品的协同过滤算法与基于用户的协同过滤算法很像,将商品和用户互换。通过计算不同用户对不同物品的评分获得物品间的关系。基于物品间的关系对用户进行相似物品的推荐。这里的评分代表用户对商品的态度和偏好。简单来说就是如果用户A同时购买了商品1和商品2,那么说明商品1和商品2的相关度较高。当用户B也购买了商品1时,可以推断他也有购买商品2的需求。
1.寻找相似的物品
表格中是两个用户对5件商品的评分。在这个表格中我们用户和商品的位置进行了互换,通过两个用户的评分来获得5件商品之间的相似度情况。单从表格中我们依然很难发现其中的联系,因此我们选择通过散点图进行展示。
在散点图中,X轴和Y轴分别是两个用户的评分。5件商品按照所获的评分值分布在散点图中。我们可以发现,商品1,3,4在用户A和B中有着近似的评分,说明这三件商品的相关度较高。而商品5和2则在另一个群体中。
欧几里德距离评价
在基于物品的协同过滤算法中,我们依然可以使用欧几里德距离评价来计算不同商品间的距离和关系。以下是计算公式。
通过欧几里德系数可以发现,商品间的距离和关系与前面散点图中的表现一致,商品1,3,4距离较近关系密切。商品2和商品5距离较近。
皮尔逊相关度评价
我们选择使用皮尔逊相关度评价来计算多用户与多商品的关系计算。下面是5个用户对5件商品的评分表。我们通过这些评分计算出商品间的相关度。
皮尔逊相关度计算公式
通过计算可以发现,商品1&2,商品3&4,商品3&5和商品4&5相似度较高。下一步我们可以依据这些商品间的相关度对用户进行商品推荐。
2,为用户提供基于相似物品的推荐
这里我们遇到了和基于用户进行商品推荐相同的问题,当需要对用户C基于商品3推荐商品时,需要一张新的商品与已有商品间的相似度列表。在前面的相似度计算中,商品3与商品4和商品5相似度较高,因此我们计算并获得了商品4,5与其他商品的相似度列表。
以下是通过计算获得的新商品与已有商品间的相似度数据。
加权排序推荐
这里是用户C已经购买过的商品4,5与新商品A,B,C直接的相似程度。我们将用户C对商品4,5的评分作为权重。对商品A,B,C进行加权排序。用户C评分较高并且与之相似度较高的商品被优先推荐。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数据处理的全流程中,数据呈现与数据分析是两个紧密关联却截然不同的核心环节。无论是科研数据整理、企业业务复盘,还是日常数 ...
2026-03-06在数据分析、数据预处理场景中,dat文件是一种常见的二进制或文本格式数据文件,广泛应用于科研数据、工程数据、传感器数据等领 ...
2026-03-06在数据驱动决策的时代,CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的核心价值,早已超越单纯的数据清洗与统计分析,而是通过数据 ...
2026-03-06在教学管理、培训数据统计、课程体系搭建等场景中,经常需要对课时数据进行排序并实现累加计算——比如,按课程章节排序,累加各 ...
2026-03-05在数据分析场景中,环比是衡量数据短期波动的核心指标——它通过对比“当前周期与上一个相邻周期”的数据,直观反映指标的月度、 ...
2026-03-05数据治理是数字化时代企业实现数据价值最大化的核心前提,而CDA(Certified Data Analyst)数据分析师作为数据全生命周期的核心 ...
2026-03-05在实验检测、质量控制、科研验证等场景中,“方法验证”是确保检测/分析结果可靠、可复用的核心环节——无论是新开发的检测方法 ...
2026-03-04在数据分析、科研实验、办公统计等场景中,我们常常需要对比两组数据的整体差异——比如两种营销策略的销售额差异、两种实验方案 ...
2026-03-04在数字化转型进入深水区的今天,企业对数据的依赖程度日益加深,而数据治理体系则是企业实现数据规范化、高质量化、价值化的核心 ...
2026-03-04在深度学习,尤其是卷积神经网络(CNN)的实操中,转置卷积(Transposed Convolution)是一个高频应用的操作——它核心用于实现 ...
2026-03-03在日常办公、数据分析、金融理财、科研统计等场景中,我们经常需要计算“平均值”来概括一组数据的整体水平——比如计算月度平均 ...
2026-03-03在数字化转型的浪潮中,数据已成为企业最核心的战略资产,而数据治理则是激活这份资产价值的前提——没有规范、高质量的数据治理 ...
2026-03-03在Excel办公中,数据透视表是汇总、分析繁杂数据的核心工具,我们常常通过它快速得到销售额汇总、人员统计、业绩分析等关键结果 ...
2026-03-02在日常办公和数据分析中,我们常常需要探究两个或多个数据之间的关联关系——比如销售额与广告投入是否正相关、员工出勤率与绩效 ...
2026-03-02在数字化运营中,时间序列数据是CDA(Certified Data Analyst)数据分析师最常接触的数据类型之一——每日的营收、每小时的用户 ...
2026-03-02在日常办公中,数据透视表是Excel、WPS等表格工具中最常用的数据分析利器——它能快速汇总繁杂数据、挖掘数据关联、生成直观报表 ...
2026-02-28有限元法(Finite Element Method, FEM)作为工程数值模拟的核心工具,已广泛应用于机械制造、航空航天、土木工程、生物医学等多 ...
2026-02-28在数字化时代,“以用户为中心”已成为企业运营的核心逻辑,而用户画像则是企业读懂用户、精准服务用户的关键载体。CDA(Certifi ...
2026-02-28在Python面向对象编程(OOP)中,类方法是构建模块化、可复用代码的核心载体,也是实现封装、继承、多态特性的关键工具。无论是 ...
2026-02-27在MySQL数据库优化中,索引是提升查询效率的核心手段—— 面对千万级、亿级数据量,合理创建索引能将查询时间从秒级压缩到毫秒级 ...
2026-02-27