美团推荐算法实践_数据分析师

推荐系统并不是新鲜的事物，在很久之前就存在，但是推荐系统真正进入人们的视野，并且作为一个重要的模块存在于各个互联网公司，还是近几年的事情。

随着互联网的深入发展，越来越多的信息在互联网上传播，产生了严重的信息过载。如果不采用一定的手段，用户很难从如此多的信息流中找到对自己有价值的信息。

解决信息过载有几种手段：一种是搜索，当用户有了明确的信息需求意图后，将意图转换为几个简短的词或者短语的组合（即query），然后将这些词或短语组合提交到相应的搜索引擎，再由搜索引擎在海量的信息库中检索出与query相关的信息返回给用户；另外一种是推荐，很多时候用户的意图并不是很明确，或者很难用清晰的语义表达，有时甚至连用户自己都不清楚自己的需求，这种情况下搜索就显得捉襟见肘了。尤其是近些年来，随着电子商务的兴起，用户并非一定是带着明确的购买意图去浏览，很多时候是去“逛”的，这种情景下解决信息过载，理解用户意图，为用户推送个性化的结果，推荐系统便是一种比较好的选择。

美团作为国内发展较快的o2o网站，有着大量的用户和丰富的用户行为，这些为推荐系统的应用和优化提供了不可或缺的条件，接下来介绍我们在推荐系统的构建和优化过程中的一些做法，与大家共享。

框架

从框架的角度看，推荐系统基本可以分为数据层、触发层、融合过滤层和排序层。数据层包括数据生成和数据存储，主要是利用各种数据处理工具对原始日志进行清洗，处理成格式化的数据，落地到不同类型的存储系统中，供下游的算法和模型使用。候选集触发层主要是从用户的历史行为、实时行为、地理位置等角度利用各种触发策略产生推荐的候选集。候选集融合和过滤层有两个功能，一是对出发层产生的不同候选集进行融合，提高推荐策略的覆盖度和精度；另外还要承担一定的过滤职责，从产品、运营的角度确定一些人工规则，过滤掉不符合条件的item。排序层主要是利用机器学习的模型对触发层筛选出来的候选集进行重排序。

同时，对与候选集触发和重排序两层而言，为了效果迭代是需要频繁修改的两层，因此需要支持ABtest。为了支持高效率的迭代，我们对候选集触发和重排序两层进行了解耦，这两层的结果是正交的，因此可以分别进行对比试验，不会相互影响。同时在每一层的内部，我们会根据用户将流量划分为多份，支持多个策略同时在线对比。

数据应用

数据乃算法、模型之本。美团作为一个交易平台，同时具有快速增长的用户量，因此产生了海量丰富的用户行为数据。当然，不同类型的数据的价值和反映的用户意图的强弱也有所不同。

用户主动行为数据记录了用户在美团平台上不同的环节的各种行为，这些行为一方面用于候选集触发算法（在下一部分介绍）中的离线计算（主要是浏览、下单），另外一方面，这些行为代表的意图的强弱不同，因此在训练重排序模型时可以针对不同的行为设定不同的回归目标值，以更细地刻画用户的行为强弱程度。此外，用户对deal的这些行为还可以作为重排序模型的交叉特征，用于模型的离线训练和在线预测。

1. 负反馈数据反映了当前的结果可能在某些方面不能满足用户的需求，因此在后续的候选集触发过程中需要考虑对特定的因素进行过滤或者降权，降低负面因素再次出现的几率，提高用户体验；同时在重排序的模型训练中，负反馈数据可以作为不可多得的负例参与模型训练，这些负例要比那些展示后未点击、未下单的样本显著的多。
2. 用户画像是刻画用户属性的基础数据，其中有些是直接获取的原始数据，有些是经过挖掘的二次加工数据，这些属性一方面可以用于候选集触发过程中对deal进行加权或降权，另外一方面可以作为重排序模型中的用户维度特征。
3. 通过对UGC数据的挖掘可以提取出一些关键词，然后使用这些关键词给deal打标签，用于deal的个性化展示。

策略触发

上文中我们提到了数据的重要性，但是数据的落脚点还是算法和模型。单纯的数据只是一些字节的堆积，我们必须通过对数据的清洗去除数据中的噪声，然后通过算法和模型学习其中的规律，才能将数据的价值最大化。在本节中，将介绍推荐候选集触发过程中用到的相关算法。

1. 协同过滤

提到推荐，就不得不说协同过滤，它几乎在每一个推荐系统中都会用到。基本的算法非常简单，但是要获得更好的效果，往往需要根据具体的业务做一些差异化的处理。

• 清除作弊、刷单、代购等噪声数据。这些数据的存在会严重影响算法的效果，因此要在第一步的数据清洗中就将这些数据剔除。
• 合理选取训练数据。选取的训练数据的时间窗口不宜过长，当然也不能过短。具体的窗口期数值需要经过多次的实验来确定。同时可以考虑引入时间衰减，因为近期的用户行为更能反映用户接下来的行为动作。
• user-based与item-based相结合。| 群体/个体 | 计算代价 | 适用场景 | 冷启动 | 可解释性 | 实时性
  —|—-|—-|—-|—-|—-|—-
  user-based | 更依赖于当前用户相近的用户群体的社会化行为 | 适用于用户数较少的场合 | 时效性强，用户个性化兴趣不太显著的场合 | 新加入的物品能很快进入推荐列表 | 弱 | 用户新的行为不一定导致推荐结果的变化
  item-based | 更侧重用户自身的个体行为 | 适用于物品数较少的场合 | 长尾物品丰富，用户个性化需求强烈的场合 | 新加入的用户能很快得到推荐 | 强 | 用户新的行为一定导致推荐结果的变化
• 尝试不同的相似度计算方法。在实践中，我们采用了一种称作loglikelihood ratio[1]的相似度计算方法。在mahout中，loglikelihood ratio也作为一种相似度计算方法被采用。
  下表表示了Event A和Event B之间的相互关系，其中：
  k11 ：Event A和Event B共现的次数
  k12 ：Event B发生，Event A未发生的次数
  k21 ：Event A发生，Event B未发生的次数
  k22 ：Event A和Event B都不发生的次数| Event A | Everything but A
  —|—-|—-
  Event B | A and B together (k_11) | B, but not A (k_12)
  Everything but B | A without B (k_21) | Neither A nor B (k_22)

则logLikelihoodRatio=2 * (matrixEntropy – rowEntropy – columnEntropy)

其中
rowEntropy = entropy(k11, k12) + entropy(k21, k22)
columnEntropy = entropy(k11, k21) + entropy(k12, k22)
matrixEntropy = entropy(k11, k12, k21, k22)
(entropy为几个元素组成的系统的香农熵)

2. location-based

对于移动设备而言，与PC端最大的区别之一是移动设备的位置是经常发生变化的。不同的地理位置反映了不同的用户场景，在具体的业务中可以充分利用用户所处的地理位置。在推荐的候选集触发中，我们也会根据用户的实时地理位置、工作地、居住地等地理位置触发相应的策略。

• 根据用户的历史消费、历史浏览等，挖掘出某一粒度的区域（比如商圈）内的区域消费热单和区域购买热单

区域消费热单

区域购买热单

• 当新的线上用户请求到达时，根据用户的几个地理位置对相应地理位置的区域消费热单和区域购买热单进行加权，最终得到一个推荐列表。
• 此外，还可以根据用户出现的地理位置，采用协同过滤的方式计算用户的相似度。

3. query-based

搜索是一种强用户意图，比较明确的反应了用户的意愿，但是在很多情况下，因为各种各样的原因，没有形成最终的转换。尽管如此，我们认为，这种情景还是代表了一定的用户意愿，可以加以利用。具体做法如下：

• 对用户过去一段时间的搜索无转换行为进行挖掘，计算每一个用户对不同query的权重。
  
• 计算每个query下不同deal的权重。
  
• 当用户再次请求时，根据用户对不同query的权重及query下不同deal的权重进行加权，取出权重最大的TopN进行推荐。

4. graph-based

对于协同过滤而言，user之间或者deal之间的图距离是两跳，对于更远距离的关系则不能考虑在内。而图算法可以打破这一限制，将user与deal的关系视作一个二部图，相互间的关系可以在图上传播。Simrank[2]是一种衡量对等实体相似度的图算法。它的基本思想是，如果两个实体与另外的相似实体有相关关系，那它们也是相似的，即相似性是可以传播的。

• Let s(A,B) denote the similarity between persons A and B, for A != B
  

Let s(c,d) denote the similarity between items c and d, for c != d

O(A),O(B): the set of out-neighbors for node A or node B
I(c),I(d): the set of in-neighbors for node c or node d

• simrank的计算（采用矩阵迭代的方式）
  
• 计算得出相似度矩阵后，可以类似协同过滤用于线上推荐。