Java 实现协同过滤算法推荐算法的示例代码

 更新时间:2025年02月15日 16:06:56   作者:M-bao  
本文介绍了协同过滤算法的概念,包括基于用户的协同过滤和基于物品的协同过滤,文章详细解释了数据准备、相似度计算以及如何在Java中实现这些算法,通过一个简单的用户-物品评分矩阵示例,展示了如何计算用户和物品之间的相似度,并推荐未评分的物品,感兴趣的朋友一起看看吧

1. 什么是协同过滤

协同过滤主要分为两种类型:

  • 基于用户的协同过滤:根据用户之间的相似性推荐物品。例如,如果用户A和用户B的评分相似,那么用户A喜欢的物品也可能会被推荐给用户B。
  • 基于物品的协同过滤:根据物品之间的相似性进行推荐。如果用户对物品X给出了高评分,且物品Y与X相似,那么物品Y会被推荐给用户。

2. 数据准备

在实现协同过滤之前,我们需要准备一个用户-物品评分矩阵。以下是一个简单的示例:

用户/物品物品1物品2物品3物品4
用户A5301
用户B4001
用户C1105
用户D0054

在这个矩阵中,0表示用户没有评分。

3. 基于用户的协同过滤实现

以下是基于用户的协同过滤算法的简单实现:

3.1 计算相似度

我们将使用余弦相似度来计算用户之间的相似度。余弦相似度公式为:

cosine(A,B)=A⋅B∥A∥∥B∥\text{cosine}(A, B) = \frac{A \cdot B}{\|A\| \|B\|}cosine(A,B)=∥A∥∥B∥A⋅B​

3.2 Java 实现代码

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class CollaborativeFiltering {
    // 用户评分矩阵
    private static final Map<String, Map<String, Integer>> ratings = new HashMap<>();
    static {
        ratings.put("UserA", Map.of("Item1", 5, "Item2", 3, "Item4", 1));
        ratings.put("UserB", Map.of("Item1", 4, "Item4", 1));
        ratings.put("UserC", Map.of("Item2", 1, "Item4", 5));
        ratings.put("UserD", Map.of("Item3", 5, "Item4", 4));
    }
    // 计算余弦相似度
    private double cosineSimilarity(Map<String, Integer> ratings1, Map<String, Integer> ratings2) {
        double dotProduct = 0.0;
        double normA = 0.0;
        double normB = 0.0;
        for (String item : ratings1.keySet()) {
            if (ratings2.containsKey(item)) {
                dotProduct += ratings1.get(item) * ratings2.get(item);
            }
            normA += Math.pow(ratings1.get(item), 2);
        }
        for (double rating : ratings2.values()) {
            normB += Math.pow(rating, 2);
        }
        normA = Math.sqrt(normA);
        normB = Math.sqrt(normB);
        return (normA == 0 || normB == 0) ? 0 : dotProduct / (normA * normB);
    }
    // 为用户推荐物品
    public Map<String, Double> recommendItems(String user) {
        Map<String, Integer> userRatings = ratings.get(user);
        Map<String, Double> scoreMap = new HashMap<>();
        for (String otherUser : ratings.keySet()) {
            if (!otherUser.equals(user)) {
                double similarity = cosineSimilarity(userRatings, ratings.get(otherUser));
                for (String item : ratings.get(otherUser).keySet()) {
                    if (!userRatings.containsKey(item)) {
                        scoreMap.put(item, scoreMap.getOrDefault(item, 0.0) + similarity * ratings.get(otherUser).get(item));
                    }
                }
            }
        }
        return scoreMap;
    }
    public static void main(String[] args) {
        CollaborativeFiltering cf = new CollaborativeFiltering();
        Map<String, Double> recommendations = cf.recommendItems("UserA");
        System.out.println("推荐物品给 UserA: " + recommendations);
    }
}

代码解释

  • 用户评分矩阵:使用嵌套的 Map 来存储用户对物品的评分。
  • 余弦相似度计算:通过 cosineSimilarity 方法计算用户之间的相似度。
  • 推荐物品:在 recommendItems 方法中,遍历所有用户,计算相似度并为目标用户推荐未评分的物品。

4. 基于物品的协同过滤实现

基于物品的协同过滤类似于用户的实现,但我们需要首先计算物品之间的相似度。

4.1 Java 实现代码

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class ItemBasedCollaborativeFiltering {
    private static final Map<String, Map<String, Integer>> ratings = new HashMap<>();
    static {
        ratings.put("UserA", Map.of("Item1", 5, "Item2", 3, "Item4", 1));
        ratings.put("UserB", Map.of("Item1", 4, "Item4", 1));
        ratings.put("UserC", Map.of("Item2", 1, "Item4", 5));
        ratings.put("UserD", Map.of("Item3", 5, "Item4", 4));
    }
    // 计算物品之间的余弦相似度
    private double cosineSimilarity(Map<String, Integer> item1, Map<String, Integer> item2) {
        // 与用户的计算相似
        // 省略相似度计算的具体实现
        return 0.0; // 这里应返回实际计算的相似度
    }
    // 为用户推荐物品
    public Map<String, Double> recommendItems(String user) {
        Map<String, Integer> userRatings = ratings.get(user);
        Map<String, Double> scoreMap = new HashMap<>();
        // 计算物品之间的相似度
        // 省略物品相似度计算和推荐逻辑的实现
        return scoreMap;
    }
    public static void main(String[] args) {
        ItemBasedCollaborativeFiltering ibcf = new ItemBasedCollaborativeFiltering();
        Map<String, Double> recommendations = ibcf.recommendItems("UserA");
        System.out.println("推荐物品给 UserA: " + recommendations);
    }
}

代码解释

  • 基于物品的实现逻辑与用户的类似,只是需要调整相似度计算的方式。
  • 具体实现中需要计算物品评分的相似度,并为用户推荐相似物品。

5. 结论

协同过滤算法是一种强大的推荐技术,能够根据用户的历史行为和评分为用户提供个性化的推荐。在 Java 中实现协同过滤算法需要对用户评分数据进行处理,计算相似度,并生成推荐结果。通过上述示例,可以帮助你理解如何在实际项目中实现协同过滤推荐系统。

到此这篇关于Java 实现协同过滤算法推荐算法的文章就介绍到这了,更多相关java协同过滤算法推荐算法内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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