基于用户相似性的协同过滤——Python实现
代码基本来自项亮的<推荐系统实践>,把书上的伪代码具体实现,还参考了https://www.douban.com/note/336280497/
还可以加入对用户相似性的归一化操作,效果会更好。
数据集为MovieLens的10万条数据.
链接:MoiveLens
- #coding:utf-8
- import random,math
- from operator import itemgetter
- class UserBasedCF:
- def __init__(self,trainDataFile=None,testDataFile=None,splitor='\t'):
- if trainDataFile!=None:
- self.train=self.loadData(trainDataFile, splitor)
- if testDataFile!=None:
- self.test=self.loadData(testDataFile, splitor)
- self.simiMatrix={}
- def setData(self,train,test):
- self.train=train
- self.test=test
- def loadData(self,dataFile,splitor='\t'):
- data={}
- for line in open(dataFile):
- user,item,record,_ = line.split()
- data.setdefault(user,{})
- data[user][item]=record
- return data
- def recallAndPrecision(self,peersCount,topN=10):
- hit=0
- recall=0
- precision=0
- for user in self.train.keys():
- itemOfuser=self.test.get(user,{})
- recItems=self.recommend(user,peersCount,topN)
- for item,pui in recItems.items():
- if item in itemOfuser:
- hit+=1
- recall+=len(itemOfuser)
- precision+=topN
- #print 'Recall:%s hit:%s allRatings:%s'%(hit/(recall*1.0),hit,precision)
- return (hit / (recall * 1.0),hit / (precision * 1.0))
- def coverage(self,peersCount,topN=10):
- recommend_items=set()
- all_items=set()
- for user in self.train.keys():
- for item in self.train[user].keys():
- all_items.add(item)
- rank=self.recommend(user,peersCount,topN)
- for item,pui in rank.items():
- recommend_items.add(item)
- return len(recommend_items)/(len(all_items)*1.0)
- def popularity(self,peersCount,topN=10):
- item_popularity=dict()
- for user,items in self.train.items():
- for item in items.keys():
- if item not in item_popularity:
- item_popularity[item]=1
- item_popularity[item]+=1
- ret=0
- n=0
- for user in self.train.keys():
- rank=self.recommend(user,peersCount,topN)
- for item,pui in rank.items():
- ret+=math.log(1+item_popularity[item])
- n+=1
- return ret/(n*1.0)
- def calUserSimilarity(self):
- item_users=dict()
- for u,ratings in self.train.items():
- for i in ratings.keys():
- item_users.setdefault(i,set())
- item_users[i].add(u)
- #calculate co-rated items between users
- coRatedCount=dict()
- itemCountOfUser=dict()
- for item,users in item_users.items():
- for u in users:
- itemCountOfUser.setdefault(u,0)
- itemCountOfUser[u]+=1
- for v in users:
- if u==v:
- continue
- coRatedCount.setdefault(u,{})
- coRatedCount[u].setdefault(v,0)
- coRatedCount[u][v]+=1/math.log(1+len(users))
- userSimiMatrix=dict()
- for u,related_users in coRatedCount.items():
- userSimiMatrix.setdefault(u,{})
- for v,cuv in related_users.items():
- userSimiMatrix[u][v]=cuv/math.sqrt(itemCountOfUser[u]*itemCountOfUser[v])
- self.simiMatrix=userSimiMatrix
- def recommend(self,userU,peersCount,topN=10):
- recItems=dict()
- interacted_items=self.train[userU]
- '''prepare the user similarity matrix first'''
- if not self.simiMatrix:
- self.calUserSimilarity()
- for userV,simiUV in sorted(self.simiMatrix[userU].items(),key=itemgetter(1),reverse=True)[0:peersCount]:
- for item,ratingV4I in self.train[userV].items():
- if item in interacted_items:
- continue
- if item not in recItems:
- recItems[item]=0
- recItems[item]+=simiUV*float(ratingV4I)#transform 4 stars into score 0.8
- '''if len(recItems)==topN:
- return recItems'''
- return dict(sorted(recItems.items(),key = lambda x :x[1],reverse = True)[0:topN])
- def testUserBasedCF():
- cf=UserBasedCF(trainDataFile=r'E:\ResearchAndPapers\DataSet\ml-100k\u3.base',testDataFile=r'E:\ResearchAndPapers\DataSet\ml-100k\u3.test')
- #cf.calUserSimilarity()
- print("%3s%15s%15s%15s%15s" % ('K',"precision",'recall','coverage','popularity'))
- for k in [5,10,20,40,80,160]:
- recall,precision = cf.recallAndPrecision(peersCount = k)
- coverage = cf.coverage(peersCount = k)
- popularity = cf.popularity(peersCount = k)
- print("%3d%14.2f%%%14.2f%%%14.2f%%%15.2f" % (k,precision * 100,recall * 100,coverage * 100,popularity))
- def SplitData(wholeData,M,k,seed,splitor='\t'):
- test={}
- train={}
- random.seed(seed)
- for line in wholeData:
- user,item,score,time=line.strip().split(splitor)
- if random.randint(0,M)==k:
- test.setdefault(user,{})
- test[user][item]=score
- else:
- train.setdefault(user,{})
- train[user][item]=score
- return train,test
- def testUserBasedCF2():
- wholeData=open(r'E:\ResearchAndPapers\DataSet\ml-1m\ratings.dat')
- train,test=SplitData(wholeData, 8, 5, 10, splitor='::')
- cf=UserBasedCF()
- cf.setData(train, test)
- #cf=UserBasedCF(trainDataFile=r'E:\ResearchAndPapers\DataSet\ml-100k\u5.base',testDataFile=r'E:\ResearchAndPapers\DataSet\ml-100k\u5.test')
- #cf.calUserSimilarity()
- print("%3s%15s%15s%15s%15s" % ('K',"precision",'recall','coverage','popularity'))
- for k in [5,10,20,40,80,160]:
- recall,precision = cf.recallAndPrecision(peersCount = k)
- coverage = cf.coverage(peersCount = k)
- popularity = cf.popularity(peersCount = k)
- print("%3d%14.2f%%%14.2f%%%14.2f%%%15.2f" % (k,precision * 100,recall * 100,coverage * 100,popularity))
- if __name__=="__main__":
- testUserBasedCF()
- #testUserBasedCF2()
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