現代のソーシャル ネットワーク アプリケーションでは、レコメンデーション システムが不可欠な機能になっています。ユーザーに友達を勧めたり、興味のあるトピックを勧めたり、関連製品を勧めたり、より価値のあるコンテンツを勧めたりする場合でも、レコメンデーション システムはユーザー エクスペリエンスと継続性を効果的に向上させることができます。
この記事では、Java を使用してレコメンデーション システムに基づいたソーシャル ネットワーク アプリケーションを作成する方法を紹介します。実際のコードと詳細な手順を組み合わせて、読者が基本的なレコメンデーション システムをすぐに理解して実装できるようにします。
1. データの収集と処理
レコメンデーション システムを実装する前に、大量のデータを収集して処理する必要があります。ソーシャル ネットワーク アプリケーションでは、ユーザー情報、投稿、コメント、いいね! などのデータはすべて貴重なデータ ソースです。
デモンストレーションを容易にするために、オープンソースの仮想データ ジェネレーターを使用してこれらのデータを生成できます。具体的な手順は次のとおりです。
2. ユーザーとアイテムの表現
レコメンデーション システムでは、ユーザーとアイテムの類似性を計算したり、レコメンデーションを作成したりするために、ユーザーとアイテムをベクトルまたは行列形式に変換する必要があります。ソーシャル ネットワーク アプリケーションでは、次のメソッドを使用してユーザーとアイテムを表すことができます:
ユーザー A = [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0 , 0, 1, 0, 0, 1]
ベクトルの長さは 24 で、各位置はトピックまたは投稿を表します。 1 はユーザー A がトピックをフォローしたか、投稿を公開したことを意味し、0 はフォローしていないことを意味します。
ユーザー間の類似性を計算します。ここでは、類似性メトリックとしてピアソン相関係数を使用します。
public class CollaborativeFiltering {
/**
* 计算用户间的皮尔逊相关系数
* @param user1 用户1
* @param user2 用户2
* @param data 数据集
* @return 皮尔逊相关系数
*/
public double pearsonCorrelation(Map<Integer, Double> user1, Map<Integer, Double> user2,
Map<Integer, Map<Integer, Double>> data) {
double sum1 = 0, sum2 = 0, sum1Sq = 0, sum2Sq = 0, pSum = 0;
int n = 0;
for (int item : user1.keySet()) {
if (user2.containsKey(item)) {
sum1 += user1.get(item);
sum2 += user2.get(item);
sum1Sq += Math.pow(user1.get(item), 2);
sum2Sq += Math.pow(user2.get(item), 2);
pSum += user1.get(item) * user2.get(item);
n++;
}
}
if (n == 0)
return 0;
double num = pSum - (sum1 * sum2 / n);
double den = Math.sqrt((sum1Sq - Math.pow(sum1, 2) / n) *
(sum2Sq - Math.pow(sum2, 2) / n));
if (den == 0)
return 0;
return num / den;
}
/**
* 基于用户的协同过滤推荐算法
* @param data 数据集
* @param userId 目标用户 ID
* @param K 最相似的 K 个用户
* @param N 推荐的 N 个帖子
* @return 推荐的帖子 ID 列表
*/
public List<Integer> userBasedCollaborativeFiltering(Map<Integer, Map<Integer, Double>> data,
int userId, int K, int N) {
Map<Integer, Double> targetUser = data.get(userId); // 目标用户
List<Map.Entry<Integer, Double>> similarUsers = new ArrayList<>(); // 与目标用户兴趣相似的用户
for (Map.Entry<Integer, Map<Integer, Double>> entry: data.entrySet()) {
int id = entry.getKey();
if (id == userId)
continue;
double sim = pearsonCorrelation(targetUser, entry.getValue(), data); // 计算皮尔逊相关系数
if (sim > 0)
similarUsers.add(new AbstractMap.SimpleEntry<>(id, sim));
}
Collections.sort(similarUsers, (a, b) -> b.getValue().compareTo(a.getValue())); // 按相似度从高到低排序
List<Integer> itemIds = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < K && i < similarUsers.size(); i++) {
Map.Entry<Integer, Double> entry = similarUsers.get(i);
int userId2 = entry.getKey();
Map<Integer, Double> user2 = data.get(userId2);
for (int itemId: user2.keySet()) {
if (!targetUser.containsKey(itemId)) { // 如果目标用户没看过该帖子
itemIds.add(itemId);
}
}
}
Map<Integer, Double> scores = new HashMap<>();
for (int itemId: itemIds) {
double score = 0;
int count = 0;
for (Map.Entry<Integer, Double> entry: similarUsers) {
int userId2 = entry.getKey();
Map<Integer, Double> user2 = data.get(userId2);
if (user2.containsKey(itemId)) { // 如果用户 2 看过该帖子
score += entry.getValue() * user2.get(itemId);
count++;
if (count == N)
break;
}
}
scores.put(itemId, score);
}
List<Integer> pickedItemIds = new ArrayList<>();
scores.entrySet().stream().sorted((a, b) -> b.getValue().compareTo(a.getValue()))
.limit(N).forEach(entry -> pickedItemIds.add(entry.getKey())); // 按得分从高到低排序并选出前N个
return pickedItemIds;
}
}対象ユーザーについては、フォローしているトピックや公開する投稿などを選択します。
public class ContentBasedRecommendation {
/**
* 计算两个向量的余弦相似度
* @param v1 向量1
* @param v2 向量2
* @return 余弦相似度
*/
public double cosineSimilarity(double[] v1, double[] v2) {
double dotProduct = 0;
double norma = 0;
double normb = 0;
for (int i = 0; i < v1.length; i++) {
dotProduct += v1[i] * v2[i];
norma += Math.pow(v1[i], 2);
normb += Math.pow(v2[i], 2);
}
if (norma == 0 || normb == 0)
return 0;
return dotProduct / (Math.sqrt(norma) * Math.sqrt(normb));
}
/**
* 基于内容的推荐算法
* @param data 数据集
* @param userId 目标用户 ID
* @param N 推荐的 N 个帖子
* @return 推荐的帖子 ID 列表
*/
public List<Integer> contentBasedRecommendation(Map<Integer, Map<Integer, Double>> data,
int userId, int N) {
Map<Integer, Double> targetUser = data.get(userId); // 目标用户
int[] pickedItems = new int[data.size()];
double[][] itemFeatures = new double[pickedItems.length][24]; // 物品特征矩阵
for (Map.Entry<Integer, Map<Integer, Double>> entry: data.entrySet()) {
int itemId = entry.getKey();
Map<Integer, Double> item = entry.getValue();
double[] feature = new double[24];
for (int i = 0; i < feature.length; i++) {
if (item.containsKey(i+1)) {
feature[i] = item.get(i+1);
} else {
feature[i] = 0;
}
}
itemFeatures[itemId-1] = feature; // 物品 ID 从 1 开始，需要减一
}
for (int itemId: targetUser.keySet()) {
pickedItems[itemId-1] = 1; // 物品 ID 从 1 开始，需要减一
}
double[] similarities = new double[pickedItems.length];
for (int i = 0; i < similarities.length; i++) {
if (pickedItems[i] == 0) {
similarities[i] = cosineSimilarity(targetUser.values().stream().mapToDouble(Double::doubleValue).toArray(), itemFeatures[i]);
}
}
List<Integer> itemIds = new ArrayList<>();
while (itemIds.size() < N) {
int maxIndex = -1;
for (int i = 0; i < similarities.length; i++) {
if (pickedItems[i] == 0 && (maxIndex == -1 || similarities[i] > similarities[maxIndex])) {
maxIndex = i;
}
}
if (maxIndex == -1 || similarities[maxIndex] < 0) {
break; // 找不到更多相似的物品了
}
itemIds.add(maxIndex + 1); // 物品 ID 从 1 开始，需要加一
pickedItems[maxIndex] = 1;
}
Map<Integer, Double> scores = new HashMap<>();
for (int itemId: itemIds) {
double[] features = itemFeatures[itemId-1]; // 物品 ID 从 1 开始，需要减一
double score = cosineSimilarity(targetUser.values().stream().mapToDouble(Double::doubleValue).toArray(), features);
scores.put(itemId, score);
}
List<Integer> pickedItemIds = new ArrayList<>();
scores.entrySet().stream().sorted((a, b) -> b.getValue().compareTo(a.getValue()))
.limit(N).forEach(entry -> pickedItemIds.add(entry.getKey())); // 按得分从高到低排序并选出前N个
return pickedItemIds;
}
}データをロードし、データベースに保存します。 Hibernate などの ORM フレームワークを使用すると、データベースへのアクセス操作を簡素化できます。
@RestController
@RequestMapping("/recommendation")
public class RecommendationController {
private CollaborativeFiltering collaborativeFiltering = new CollaborativeFiltering();
private ContentBasedRecommendation contentBasedRecommendation = new ContentBasedRecommendation();
@Autowired
private UserService userService;
@GetMapping("/userbased/{userId}")
public List<Integer> userBasedRecommendation(@PathVariable Integer userId) {
List<User> allUsers = userService.getAllUsers();
Map<Integer, Map<Integer, Double>> data = new HashMap<>();
for (User user: allUsers) {
Map<Integer, Double> userVector = new HashMap<>();
List<Topic> followedTopics = user.getFollowedTopics();
for (Topic topic: followedTopics) {
userVector.put(topic.getId(), 1.0);
}
List<Post> posts = user.getPosts();
for (Post post: posts) {
userVector.put(post.getId() + 1000, 1.0);
}
List<Comment> comments = user.getComments();
for (Comment comment: comments) {
userVector.put(comment.getId() + 2000, 1.0);
}
List<Like> likes = user.getLikes();
for (Like like: likes) {
userVector.put(like.getId() + 3000, 1.0);
}
data.put(user.getId(), userVector);
}
List<Integer> itemIds = collaborativeFiltering.userBasedCollaborativeFiltering(data, userId, 5, 10);
return itemIds;
}
@GetMapping("/contentbased/{userId}")
public List<Integer> contentBasedRecommendation(@PathVariable Integer userId) {
List<User> allUsers = userService.getAllUsers();
Map<Integer, Map<Integer, Double>> data = new HashMap<>();
for (User user: allUsers) {
Map<Integer, Double> userVector = new HashMap<>();
List<Topic> followedTopics = user.getFollowedTopics();
for (Topic topic: followedTopics) {
userVector.put(topic.getId(), 1.0);
}
List<Post> posts = user.getPosts();
for (Post post: posts) {
userVector.put(post.getId() + 1000, 1.0);
}
List<Comment> comments = user.getComments();
for (Comment comment: comments) {
userVector.put(comment.getId() + 2000, 1.0);
}
List<Like> likes = user.getLikes();
for (Like like: likes) {
userVector.put(like.getId() + 3000, 1.0);
}以上がJava を使用してレコメンデーション システム ベースのソーシャル ネットワーク アプリケーションを作成する方法の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。
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