当前位置: 首页 > news >正文

基于物品的协同过滤推荐算法实现(Java电商平台)

下面我将为你实现一个基于物品的协同过滤推荐算法,适用于Java电商平台。这个实现包括核心算法、相似度计算和推荐生成。

1. 数据模型 

 首先定义我们需要的数据模型:

public class Item {private String itemId;    // 商品IDprivate String name;      // 商品名称// 其他商品属性...// 构造方法、getter和setter
}public class User {private String userId;    // 用户IDprivate String username; // 用户名// 其他用户属性...// 构造方法、getter和setter
}public class UserBehavior {private String userId;    // 用户IDprivate String itemId;    // 商品IDprivate double preference; // 偏好分数(如评分、购买次数等)private long timestamp;   // 行为时间戳// 构造方法、getter和setter
}

 2. 相似度计算

基于物品的协同过滤核心是计算物品之间的相似度: 

public class ItemSimilarity {/*** 计算物品之间的余弦相似度* @param itemPrefMap 物品-用户偏好矩阵: Map<itemId, Map<userId, preference>>* @return 物品相似度矩阵: Map<itemId, Map<itemId, similarity>>*/public Map<String, Map<String, Double>> calculateCosineSimilarity(Map<String, Map<String, Double>> itemPrefMap) {Map<String, Map<String, Double>> similarityMatrix = new HashMap<>();// 获取所有物品列表List<String> itemIds = new ArrayList<>(itemPrefMap.keySet());// 计算每对物品之间的相似度for (int i = 0; i < itemIds.size(); i++) {String itemId1 = itemIds.get(i);Map<String, Double> userPrefs1 = itemPrefMap.get(itemId1);// 初始化相似度矩阵similarityMatrix.put(itemId1, new HashMap<>());for (int j = i; j < itemIds.size(); j++) {String itemId2 = itemIds.get(j);if (itemId1.equals(itemId2)) {// 相同物品相似度为1similarityMatrix.get(itemId1).put(itemId2, 1.0);continue;}Map<String, Double> userPrefs2 = itemPrefMap.get(itemId2);// 计算两个物品的共同用户Set<String> commonUsers = new HashSet<>(userPrefs1.keySet());commonUsers.retainAll(userPrefs2.keySet());if (commonUsers.isEmpty()) {// 没有共同用户,相似度为0similarityMatrix.get(itemId1).put(itemId2, 0.0);similarityMatrix.get(itemId2).put(itemId1, 0.0);continue;}// 计算余弦相似度的分子和分母double dotProduct = 0.0;double norm1 = 0.0;double norm2 = 0.0;for (String userId : commonUsers) {double pref1 = userPrefs1.get(userId);double pref2 = userPrefs2.get(userId);dotProduct += pref1 * pref2;norm1 += Math.pow(pref1, 2);norm2 += Math.pow(pref2, 2);}// 计算余弦相似度double similarity = dotProduct / (Math.sqrt(norm1) * Math.sqrt(norm2));// 对称矩阵,所以两个方向都存储similarityMatrix.get(itemId1).put(itemId2, similarity);// 确保对称矩阵的另一半也被填充if (!similarityMatrix.containsKey(itemId2)) {similarityMatrix.put(itemId2, new HashMap<>());}similarityMatrix.get(itemId2).put(itemId1, similarity);}}return similarityMatrix;}/*** 计算物品之间的改进余弦相似度(考虑用户平均评分)*/public Map<String, Map<String, Double>> calculateAdjustedCosineSimilarity(Map<String, Map<String, Double>> itemPrefMap,Map<String, Double> userAvgPrefMap) {// 实现类似上面,但在计算时减去用户平均评分// ...return similarityMatrix;}
}

 3. 推荐引擎

基于物品相似度生成推荐: 

public class ItemBasedRecommender {private Map<String, Map<String, Double>> itemSimilarityMatrix;private Map<String, Map<String, Double>> userItemPrefMap; // 用户-物品偏好矩阵public ItemBasedRecommender(Map<String, Map<String, Double>> itemSimilarityMatrix,Map<String, Map<String, Double>> userItemPrefMap) {this.itemSimilarityMatrix = itemSimilarityMatrix;this.userItemPrefMap = userItemPrefMap;}/*** 为用户推荐物品* @param userId 用户ID* @param topN 推荐数量* @return 推荐物品ID列表,按推荐分数降序排列*/public List<String> recommendItems(String userId, int topN) {// 获取用户历史行为物品Map<String, Double> userHistory = userItemPrefMap.getOrDefault(userId, new HashMap<>());// 存储物品的推荐分数Map<String, Double> recommendationScores = new HashMap<>();// 遍历用户历史行为物品for (Map.Entry<String, Double> entry : userHistory.entrySet()) {String historyItemId = entry.getKey();double historyPref = entry.getValue();// 获取与历史物品相似的物品Map<String, Double> similarItems = itemSimilarityMatrix.getOrDefault(historyItemId, new HashMap<>());// 计算推荐分数for (Map.Entry<String, Double> simEntry : similarItems.entrySet()) {String candidateItemId = simEntry.getKey();double similarity = simEntry.getValue();// 排除用户已经有过行为的物品if (!userHistory.containsKey(candidateItemId)) {double score = recommendationScores.getOrDefault(candidateItemId, 0.0);score += similarity * historyPref;recommendationScores.put(candidateItemId, score);}}}// 按推荐分数排序并返回topNreturn recommendationScores.entrySet().stream().sorted(Map.Entry.<String, Double>comparingByValue().reversed()).limit(topN).map(Map.Entry::getKey).collect(Collectors.toList());}
}

 4. 数据预处理

 在实际应用中,我们需要将原始用户行为数据转换为算法需要的格式:

public class DataPreprocessor {/*** 将用户行为列表转换为物品-用户偏好矩阵*/public Map<String, Map<String, Double>> convertToItemUserMatrix(List<UserBehavior> behaviors) {Map<String, Map<String, Double>> itemUserMatrix = new HashMap<>();for (UserBehavior behavior : behaviors) {String itemId = behavior.getItemId();String userId = behavior.getUserId();double preference = behavior.getPreference();itemUserMatrix.putIfAbsent(itemId, new HashMap<>());itemUserMatrix.get(itemId).put(userId, preference);}return itemUserMatrix;}/*** 将用户行为列表转换为用户-物品偏好矩阵*/public Map<String, Map<String, Double>> convertToUserItemMatrix(List<UserBehavior> behaviors) {Map<String, Map<String, Double>> userItemMatrix = new HashMap<>();for (UserBehavior behavior : behaviors) {String userId = behavior.getUserId();String itemId = behavior.getItemId();double preference = behavior.getPreference();userItemMatrix.putIfAbsent(userId, new HashMap<>());userItemMatrix.get(userId).put(itemId, preference);}return userItemMatrix;}/*** 计算每个用户的平均评分*/public Map<String, Double> calculateUserAveragePreference(List<UserBehavior> behaviors) {Map<String, Double> sumMap = new HashMap<>();Map<String, Integer> countMap = new HashMap<>();for (UserBehavior behavior : behaviors) {String userId = behavior.getUserId();double preference = behavior.getPreference();sumMap.put(userId, sumMap.getOrDefault(userId, 0.0) + preference);countMap.put(userId, countMap.getOrDefault(userId, 0) + 1);}Map<String, Double> avgMap = new HashMap<>();for (String userId : sumMap.keySet()) {avgMap.put(userId, sumMap.get(userId) / countMap.get(userId));}return avgMap;}
}

 5. 完整使用示例

public class RecommendationDemo {public static void main(String[] args) {// 1. 模拟数据List<UserBehavior> behaviors = new ArrayList<>();behaviors.add(new UserBehavior("u1", "i1", 5.0, System.currentTimeMillis()));behaviors.add(new UserBehavior("u1", "i2", 3.0, System.currentTimeMillis()));behaviors.add(new UserBehavior("u1", "i3", 4.0, System.currentTimeMillis()));behaviors.add(new UserBehavior("u2", "i1", 4.0, System.currentTimeMillis()));behaviors.add(new UserBehavior("u2", "i3", 3.0, System.currentTimeMillis()));behaviors.add(new UserBehavior("u2", "i4", 4.5, System.currentTimeMillis()));behaviors.add(new UserBehavior("u3", "i2", 2.5, System.currentTimeMillis()));behaviors.add(new UserBehavior("u3", "i4", 4.0, System.currentTimeMillis()));behaviors.add(new UserBehavior("u3", "i5", 3.5, System.currentTimeMillis()));// 2. 数据预处理DataPreprocessor preprocessor = new DataPreprocessor();Map<String, Map<String, Double>> itemUserMatrix = preprocessor.convertToItemUserMatrix(behaviors);Map<String, Map<String, Double>> userItemMatrix = preprocessor.convertToUserItemMatrix(behaviors);Map<String, Double> userAvgPrefMap = preprocessor.calculateUserAveragePreference(behaviors);// 3. 计算物品相似度ItemSimilarity itemSimilarity = new ItemSimilarity();Map<String, Map<String, Double>> similarityMatrix = itemSimilarity.calculateCosineSimilarity(itemUserMatrix);// 4. 创建推荐引擎ItemBasedRecommender recommender = new ItemBasedRecommender(similarityMatrix, userItemMatrix);// 5. 为用户生成推荐String targetUserId = "u1";List<String> recommendations = recommender.recommendItems(targetUserId, 3);System.out.println("为用户 " + targetUserId + " 推荐的物品:");recommendations.forEach(System.out::println);}
}

 6. 优化考虑

在实际电商平台中,还需要考虑以下优化:

  1. 数据稀疏性问题

    • 使用降维技术(如SVD)

    • 结合内容信息进行混合推荐

  2. 实时性要求

    • 增量更新相似度矩阵

    • 使用滑动窗口只考虑最近的行为

  3. 冷启动问题

    • 对于新商品,使用基于内容的推荐

    • 对于新用户,使用热门推荐或基于人口统计的推荐

  4. 性能优化

    • 使用缓存存储相似度矩阵

    • 分布式计算处理大规模数据

  5. 业务规则结合

    • 考虑商品类别、价格区间等业务规则

    • 排除已售罄或下架商品 

相关文章:

  • visual studio小番茄插件某些快捷键失效
  • SQL Server 修改数据库名及物理数据文件名
  • OpenCV CUDA模块图像变形------对图像进行旋转操作函数rotate()
  • Axios面试常见问题详解
  • 线性回归原理推导与应用(九):逻辑回归多分类问题的原理与推导
  • AI 重构的陷阱:如何避免旧项目越改越烂?
  • 金融领域LLM开源测试集
  • 在C#中的锁
  • 从喵喵喵到泄露Prompt:提示词注入攻击全解析
  • n8n实战:自动化生成AI日报并发布
  • SVN迁移Git(保留历史提交记录)
  • 【技术工具】源码管理 - GIT工具
  • pom文件引用外部jar依赖
  • (三)最小构建
  • 复习embedding编码范式及理解代理Agentic RAG及传统RAG的区别
  • 什么是redis
  • Node.js下载安装及环境配置教程
  • 企业AI深水区突围:从星辰大海到脚下泥泞的进化论
  • 在 cuda 基础环境中安装完整的cupy
  • 绿叶洗发水瓶-多实体建模拆图案例
  • 网站备案怎么备案/今日国际军事新闻最新消息
  • 工厂软件管理系统/seo关键词优化费用
  • 网站流量怎么赚钱/企业网络推广计划书
  • @安徽网站建设/怎样推广自己的商城
  • 做网站计划/福州短视频seo获客
  • 网站建设合同按什么交印花税/希爱力双效片副作用