真 · 推荐系统入门

本人有幸在秋招的节骨眼上，在大厂实习，又恰好需要做推荐这一块。故写下零星，抛砖引玉。

简述

推荐出现的意义：在日常生活中，很多时候，信息太多，无法自己甄别；这时候又需要了解新姿势，那不如让代码替你实现。这就是推荐，推荐和搜索的最大区别就是是否有明确的目的性。
譬如：听歌，看电影，逛淘宝 很多时候都是APP默默为你实现推送

了解了推荐的目的，再来看看传统的推荐过程——算法

1. 基于邻域的推荐

这类算法完全就只是分析统计信息，连loss函数都木有

场景 有场景更好理解：有 A B C D 4个user；同时有a b c d e 5个item

A	a b d
B	a c
C	b e
D	c d e

购买行为如上文所示。

1.1 UserCF

UserCF就是基于用户的协同过滤。一句话概括就是给你推荐和你兴趣相符的User（下面统称为U）喜欢的Item（统称为$I$），并且你没有接触过。

首先：
直观感受是 购买行为越相似的用户越有参考价值。如此构建用户相似度矩阵$W$

	A	B	C	D
A	0	1	1	1
B	1	0	0	1
C	1	0	0	1
D	1	1	1	0

其中$W_{ij}$表示 $U_i$和 $U_j$ 买过的相同的 item多少次
这样得到了每个$U$的表示

计算相似度
一般来说余弦相似度是最好的衡量标准。假定两两间的相似度已经算好了为$S$ (similarity)

推荐
那没有买过的东西理论上都可以推荐，实际操作是通过与当前User的top K个最相似的User来计算推荐得分(不同item取的Top K个User不一样 那些没有购买的User尽管和当前User很像也不计算在内)。
对于上面场景的A来说，对c d没有购买行为，对c有购买行为是B D，当$K=3$时，B D都会被算上来，推荐得分为：
$$p(A,c)=\sum S_{A(?)}=S_{AB}+S_{AD}$$
以此类推，得到每一个没有购买记录的商品的推荐得分。并设定阈值，决定是否推送~

自此UserCF的框架就讲完了，是不是很easy呢~~

1.2 ItemCF

ItemCF就是基于物品的协同过滤。一句话概括就是根据你以往有兴趣的Item 给你推荐类似的，你没有接触过的Item（统称为$I$）

首先：
每个item的怎么表示呢？最简单的想法就是根据user的购买行为来确定。如此构建物品相似度矩阵$W$

	a	b	c	d	e
a	0	1	0	2	0
b	1	0	2	2	1
c	0	2	0	2	1
d	2	2	2	0	1
e	0	1	1	0	0

其中$W_{ij}$表示 $I_i$和 $I_j$ 两个 item同时出现在同一个user中的次数
这样得到了每个$I$的表示

计算相似度
一般来说余弦相似度是最好的衡量标准。假定两两间的相似度已经算好了为$S$ (similarity)

推荐
那没有买过的东西理论上都可以推荐，对于 $I_i$的推荐得分是通过与当前$I_i$最相似的并且有过购买的top K个item来计算(不同item取的Top K个item也不一样)。
对于上面场景的A来说，对c d没有购买行为，当$K=3$时，a b d 都会被算上来，推荐得分为：
$$p(A,c)=\sum S_{(?)c}=S_{ac}+S_{bc}+S_{dc}$$
以此类推，得到每一个没有购买记录的商品的推荐得分。并设定阈值，决定是否推送~

如图:
user A对a b d有购买行为(可以有购买意向权重 本文都是1)，基于Item的相似度，计算出c d的推荐得分。

自此ItemCF的框架就讲完了，可以发现ItemCF的可解释性强多了，可以告诉你是因为哪个Item系统才会推荐给你

User v.s. Item

我们来总结下这两个经典算法吧！

	UserCF	ItemCF
适用场景	因为算法需要维护一个User相似度矩阵，适合item于太多，而user远小于item，节约计算资源 比如新闻领域，每天产生的新闻增量太大，浏览很快，而user不会；并且他的本质是推荐和你兴趣相似user喜欢的item，而大多数user肯定都会喜欢热门商品，对于长尾部分发掘不利，但也是因为它更追热点，所以相对来说推荐得更有时效性。	因为算法需要维护一个Item相似度矩阵，适合于user太多，而item远小于user，节约计算资源；它的本质是挖掘你之前的喜好，进而推荐，可以说更具个性化，而个性化和挖掘长尾正是电商所需要的~ 并且相对来说电商行业item不会增长得过于迅速，相对稳定
实时性	当user自己有新喜欢的东西时，因为本质是根据别的user来推荐，所以对自己的推荐列表并不会有即时的改变，相当于“隔山打牛”hhh	当用户有新喜欢的东西时，因为本质是对历史兴趣进行推荐，所以TOP K个item里就有刚刚点?的那个~ 推荐列表在下次更新时立马发生变化
冷启动	结合实时性进行分析，当user只对少数item点?时，分两块：1. 对于自己来说选取的TOP K个user很难和之前的user有明显差异，自己是处于冷启动的；但是对于TOP K列表出现自己的user，改变是即时的(可以不更新user相似度矩阵)；2. 对于新上线的物品，只要有用户对它表示喜欢，立马就有可能被推荐(可以不更新user相似度矩阵)	结合实时性进行分析，当user只对一个item点?时，分两块：1. 对于这个user本身推荐列表改变都是即时的，对于已有item，推荐列表的更新可以不更新user相似度矩阵，对于别的user不更新物品相似度表毫无影响(冷启动)；2. 对于新上线的物品，那么冷启动在于一定需要更新一遍物品相似度表才可以，很容易理解了
可解释性	无	根据以往user的行为

以上就是最传统的两种推荐方法…后续会有更多的解读，长期更新~
同时本博文的思路和部分内容均来自《推荐系统实战》