推荐系统：协同过滤 之 User
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推荐系统：协同过滤 之 User-based Collaborative Filtering
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2006年12月8日 11:53:53 发布:guwendong
协同过滤（Collaborative Filtering）技术，是推荐系统中应用最为广泛的技术之一。顾名思义，“Collaborative” 本身就已经说明了协同过滤算法的主要意思，它基于一组兴趣相同的用户进行推荐。协同过滤基于这样的假设：为用户找到他真正感兴趣的内容的好方法是，首先找他与他兴趣相似的用户，然后将这些用户感兴趣的内容推荐给此用户。这个基本思想是不是和现在颇为流行的“口碑传播(word-of-mouth)”有点儿类似？其实这个非常直观，相信大家都有体会，在现实生活里，对自己最有效的信息，往往是来自于朋友们的推荐。协同过滤技术可以分为三类：基于用户（User-based）的协同过滤；基于项目（Item-based）的协同过滤；基于模型（Model- based）的协同过滤。这篇文章针对基于用户（User-based）的协同过滤技术。建立一个基于用户的协同过滤系统通常需要三个步骤。
步骤一，收集可以代表用户兴趣的信息。
传统的系统一般使用打分的方式，最著名的例如 MovieLens 。豆瓣 上经常出现在右侧的“我来评价”也是这种方法。这种方式被称为“显式评分”方法。但它有一个明显的缺点，收集数据比较困难，用户通常并不愿意费力气为你贡献这种数据。这导致这种系统通常更多出现在实验室或者论文里面。在实际的商业系统中，即使使用了这种方法，也多会被包装为一种更加 user-friendly 的样子。
另外一种被认为更有效的方法是“隐式评分”方法。这种方法不需要用户直接输入评价数据，而是根据用户的行为特征由系统代替用户完成评价。一种研究得比较多的方法是 Web Mining 。电子商务网站在隐式评分的数据获取上有先天的优势，用户购买的商品记录是非常有用的数据。你在豆瓣上写书评，其实也是在为豆瓣贡献着这种评分数据。
步骤二，最近邻搜索。
协同过滤的出发点是与你兴趣相同的一组用户，术语叫做“最近邻”。最近邻搜索的核心是计算两个用户的相似度。例如用户A和用户B，首先需要获取用户A和用户B所有的评分项，然后选择一个合适的相似度计算方法，基于评分项数据，计算得到用户A和用户B的相似度数值。目前使用比较多的相似度算法包括，皮尔森相关系数（Person Correlation Coefficient）、余弦相似性（Cosine-based Similarity）以及调整余弦相似性（Adjusted Cosine Similarity）。这里有一个试验，结论是“调整余弦相似性”算法的准确性较好。不知道豆瓣使用的是哪种算法？肯定不会仅使用一种，通常情况下，会根据数据集的不同选择不同的算法。
步骤三，生成推荐结果。
有了最近邻集合，就可以对目标用户的兴趣进行预测，生成推荐结果。通常根据推荐目的的不同，可以进行多种形式的推荐。最常见的推荐结果有两种，Top-N 推荐和关联推荐。
Top-N 推荐，这里的 Top-N 和一般网站（比如 digg ）上见到的“最热门”列表是不同的。热门列表是基于全部数据集产生的，它对每个人都是一样的；Top-N 推荐是针对单个用户产生的，它对每个人是不一样的：通过对你的最近邻用户进行统计，选择出现频率最高且在你的评分项目中不存在的项目作为推荐结果。豆瓣上的“排行”栏目，应该是传统的“热门”列表，不是 Top-N 推荐。
关联推荐，也称为基于关联规则的推荐。与传统关联规则针对全部数据进行挖掘不同的是，此方法仅对最近邻用户的购买记录进行关联规则挖掘。如果你曾经购买过关联规则左边的商品，而没有购买过关联规则右边的商品，那么就把右边的这个商品推荐给你。它最突出的优点就是，可以帮助你发现你感兴趣的而以前却从来没有注意过的商品。在 Amazon 介绍书的详细信息的页面上，可以看到这种推荐的一个实际应用。例如在《The Search》的页面上，Amazon 给我的推荐是，
基于用户的协同推荐算法随着用户数量的增多，计算量成线性加大，其性能会越来越差。而对于 Web 应用系统，响应速度绝是影响用户体验的最重要因素之一。这一点极大的限制了基于用户的协同过滤技术在实际系统中的使用。Amazon 更多地使用了基于项目（Item-based）的协同过滤技术，而且随着 Amazon 的成功，Item-based 方法也大为流行起来。豆瓣主要使用的也是 Item-based 方法。在下一篇文章里，我会重点介绍 Item-based 方法。
Answers 上面关于 Collaborative Filtering 的 Topic 是一个好的学习起点。另外在 del.icio.us 上可以找到不少关于协同过滤的资料。