《現(xiàn)代推薦算法》傳統(tǒng)協(xié)同過濾(user-CF, item-CF)

關(guān)注公眾號 長歌大腿,發(fā)送“機器學(xué)習(xí)”關(guān)鍵字末早,可獲取包含機器學(xué)習(xí)(包含深度學(xué)習(xí)),統(tǒng)計概率说庭,優(yōu)化算法等系列文本與視頻經(jīng)典資料然磷,如《ESL》《PRML》《MLAPP》等。
《現(xiàn)代推薦算法》傳統(tǒng)協(xié)同過濾(user-CF, item-CF)

協(xié)同過濾簡介

協(xié)同過濾算法發(fā)展以來刊驴,與矩陣分解密切相關(guān)姿搜,多有時將矩陣分解系列也歸于協(xié)同過濾種類寡润,我們這里將其分開來對待,這篇文章講傳統(tǒng)的協(xié)同過濾算法舅柜,主要包含基于用戶的協(xié)同過濾算法與基于物品的協(xié)同過濾算法兩種梭纹。

  • 基于用戶的協(xié)同過濾算法的關(guān)鍵是找到相同偏好的用戶,找到了偏好最近的幾個用戶致份,他們偏好的物品便是要給你推薦的目標(biāo)变抽。這個算法也簡稱“User-CF”,協(xié)同過濾算法的關(guān)鍵是解決相似度問題氮块。

  • 基于物品的協(xié)同過濾算法的關(guān)鍵是計算其它物品和歷史物品的相似度瞬沦,相似度最近的幾個物品便是要推薦的物品。這個算法也簡稱“Item-CF”雇锡,協(xié)同過濾算法的關(guān)鍵也是解決相似度問題。

故我們先重點介紹一下常用的簡單的相似度計算方法僚焦,更復(fù)雜的關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相似度方法那些我們以后再專門開一個章節(jié)來介紹相似度的計算锰提。

傳統(tǒng)user-cf與item-cf算法簡單明了,這里就進行文字?jǐn)⑹龆贿M行數(shù)學(xué)公式的模型描述芳悲。

相似度的計算

余弦相似度

cos(x1,x2) = \frac{\sum_{k=1}^{n}x_{1k}x_{2k}}{\sqrt{\sum_{k=1}^{n}x_{1k}^2}\sqrt{\sum_{k=1}^{n}x_{2k}^2}}
兩向量越相似立肘,向量夾角越小,cosine絕對值越大名扛;值為負(fù)谅年,兩向量負(fù)相關(guān)。只能分辨?zhèn)€體在維之間的差異肮韧,沒法衡量每個維數(shù)值的差異融蹂。

調(diào)整余弦相似度Adjusted Cosine Similarity

sim(x1,x2) = \frac{\sum_{k=1}^{n}(x_{1k}-\bar{x_{k}})(x_{2k}-\bar{x_{k}})}{\sqrt{\sum_{k=1}^{n}(x_{1k}-\bar{x_{k}})^2}\sqrt{\sum_{k=1}^{n}(x_{2k}-\bar{x_{k}})^2}}

余弦相似度對數(shù)值的不敏感導(dǎo)致了結(jié)果的誤差,調(diào)整余弦相似度修正了這種不合理性弄企。

Jaccard相似度

Jaccard(X,Y) = \frac{X\cap Y}{X\cup Y}

Jaccard系數(shù)主要用于計算符號度量或布爾值度量的個體間的相似度超燃,無法衡量差異具體值的大小,只能獲得“是否相同”這個結(jié)果拘领,所以Jaccard系數(shù)只關(guān)心個體間共同具有的特征是否一致這個問題意乓。Jaccard系數(shù)等于樣本集交集與樣本集合集的比值。

歐幾里距離

通常計算時候需要進行距離標(biāo)準(zhǔn)化约素,即將各個維度的數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化届良。
SED(x1,x2) = \sqrt{\sum_{k=1}^{n}(\frac{x_{1k}-x_{2k}}{s_{k}})^{2}}

基于用戶的協(xié)同過濾算法

用戶A對物品Y的喜好程度=鄰居用戶j對物品Y的喜歡*用戶A與用戶j的相似度。
算法流程如下:

  1. 計算其他用戶和目標(biāo)用戶的相似度圣猎。
  2. 根據(jù)相似度的高低找出K個目標(biāo)用戶最相似的鄰居士葫。
  3. 在這些鄰居喜歡的電影中,根據(jù)鄰居與你的遠(yuǎn)近程度算出每個電影的推薦度送悔。
  4. 根據(jù)每一件物品的推薦度高低給你推薦物品为障。

基于物品的協(xié)同過濾算法

用戶A對物品Y的喜好程度=用戶A對所有交互物品j的喜歡*物品j與物品Y的相似度。
算法流程如下:

  1. 計算物品之間的相似度。
  2. 根據(jù)物品之間的相似度以及用戶歷史行為給用戶生成推薦列表鳍怨。

算法Trick 與比較

  • User-CF適用于物品增長很快呻右,同時物品之間相似度頻繁變化的網(wǎng)站,這樣是因為用戶是小變量鞋喇,物品是大變量声滥,針對于這種情況,使用基于用戶的協(xié)同過濾
  • Item-CF物品有限侦香,用戶增長很快落塑,這樣是因為物品是小變量,用戶是大變量罐韩,針對于這種情況憾赁,使用基于物品的協(xié)同過濾

優(yōu)點:算法可解釋性強。
缺點:使用“用戶”和“物品”兩個變量散吵,并且只是根據(jù)相似性這個變量計算龙考,是基于統(tǒng)計的低階推薦算法,不具有精準(zhǔn)推薦矾睦。而且對于
新物品的曝光晦款,協(xié)同過濾效果差。

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