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介绍资料
任务书:Hadoop+Spark+Hive考研院校推荐系统与考研分数线预测系统
一、项目背景与目标
1.1 背景
随着我国考研人数持续增长(2024年达474万人),考生在院校选择和分数线预测中面临以下痛点:
- 信息过载:全国超1000所招生单位的专业、分数、地域组合复杂,考生需从海量数据中筛选目标;
- 决策低效:传统统计模型预测误差大,难以应对报考人数波动、考试难度变化等动态因素;
- 同质化推荐:现有系统多依赖协同过滤算法,易陷入“热门院校推荐陷阱”,忽视考生个性化需求(如地域偏好、科研资源需求)。
1.2 目标
本项目旨在基于Hadoop+Spark+Hive技术栈,构建分布式考研推荐与预测系统,实现以下功能:
- 精准推荐:结合考生画像(基础属性、行为特征、心理特征)与院校数据,提供个性化院校推荐;
- 动态预测:融合多模型(LSTM、Prophet、ARIMA)与实时数据,预测目标院校分数线及录取概率;
- 决策支持:开发模拟填报模块,帮助考生优化志愿填报策略,降低“滑档”风险。
二、任务分解与分工
2.1 数据采集与预处理(负责人:数据组)
- 任务内容:
- 爬取全国500+院校的招生简章、专业目录、历年分数线、报录比等结构化数据;
- 采集考研论坛、社交媒体中的考生行为数据(如备考时长、讨论热度、情绪倾向);
- 清洗数据(去重、缺失值处理、异常值检测),构建统一数据格式。
- 技术要求:
- 使用Scrapy框架爬取网页数据,Kafka处理实时数据流;
- 通过Spark SQL清洗数据,存储至Hive数据仓库。
2.2 考生画像建模(负责人:算法组)
- 任务内容:
- 构建考生多维特征体系,包括:
- 基础属性:性别、本科院校层次、专业背景;
- 行为特征:备考时长、论坛活跃度、模拟测试成绩;
- 心理特征:风险偏好(保守/激进)、地域倾向(一线/二线/家乡)。
- 基于AHP(层次分析法)动态调整特征权重。
- 构建考生多维特征体系,包括:
- 技术要求:
- 使用Spark MLlib实现特征工程(One-Hot编码、标准化);
- 通过Python实现AHP权重计算,集成至Spark任务。
2.3 混合推荐算法开发(负责人:算法组)
- 任务内容:
- 协同过滤:构建用户-院校评分矩阵,计算相似度;
- 内容推荐:使用TF-IDF+BERT提取院校描述文本特征,匹配考生兴趣;
- 知识图谱:构建院校-专业-导师关系图谱,通过Graph Embedding(如Node2Vec)生成向量表示;
- 混合策略:加权融合三种算法结果,动态调整权重(如根据考生行为数据偏重协同过滤)。
- 技术要求:
- 使用Spark MLlib实现协同过滤;
- 通过PyTorch训练BERT模型,集成至Spark UDF;
- 使用Neo4j存储知识图谱,通过Spark GraphX计算图嵌入。
2.4 分数线预测模型开发(负责人:算法组)
- 任务内容:
- 多模型集成:
- LSTM:捕捉分数线时间序列长期依赖;
- Prophet:处理节假日、考试改革等周期性因素;
- ARIMA:补充短期波动预测。
- 动态权重调整:根据实时数据(如报考人数突变)动态调整模型权重。
- 多模型集成:
- 技术要求:
- 使用Spark Streaming处理实时数据,触发模型增量训练;
- 通过Python实现模型集成,封装为Spark UDF供系统调用。
2.5 系统开发与集成(负责人:开发组)
- 任务内容:
- 后端:
- 基于Hadoop HDFS存储PB级考研数据;
- 使用Spark实现特征提取、模型训练与推荐计算;
- 通过Hive支持复杂SQL查询(如按地域、专业筛选院校)。
- 前端:
- 开发响应式Web界面,支持多维度筛选(分数、地域、专业);
- 集成ECharts实现推荐结果可视化(如院校对比雷达图)。
- API服务:
- 使用Django REST Framework提供RESTful API,供前端调用。
- 后端:
- 技术要求:
- 后端:Java/Scala(Spark)、Python(Django);
- 前端:Vue.js + Element UI;
- 部署:Docker容器化,Kubernetes编排。
2.6 系统测试与优化(负责人:测试组)
- 任务内容:
- 功能测试:验证推荐准确率、分数线预测误差(MAE、RMSE);
- 性能测试:模拟10000+并发用户,测试系统响应时间(<2s);
- 优化:针对长尾院校推荐准确率低的问题,调整混合算法权重。
- 技术要求:
- 使用JMeter进行压力测试;
- 通过Spark UI监控任务执行效率。
三、时间计划
阶段 | 时间 | 任务 |
---|---|---|
需求分析 | 第1-2周 | 完成文献调研、用户需求收集,明确技术选型(Hadoop/Spark/Hive)。 |
数据准备 | 第3-4周 | 完成数据采集、清洗,构建Hive数据仓库。 |
算法开发 | 第5-8周 | 实现考生画像建模、混合推荐算法、分数线预测模型。 |
系统开发 | 第9-12周 | 完成后端API开发、前端界面开发、系统集成。 |
测试优化 | 第13-14周 | 完成功能测试、性能测试,优化推荐准确率与响应速度。 |
部署上线 | 第15周 | 系统部署至阿里云,编写用户手册与技术文档。 |
四、预期成果
- 系统功能:
- 支持考生输入分数、地域、专业等条件,返回个性化院校推荐列表;
- 显示目标院校近5年分数线趋势及下一年预测值;
- 提供模拟填报功能,计算录取概率并生成志愿优化方案。
- 技术指标:
- 推荐准确率≥85%(基于用户调研);
- 分数线预测MAE≤3分(对比实际录取线);
- 系统响应时间≤2秒(10000并发用户)。
- 交付物:
- 系统源代码(GitHub托管);
- 技术文档(数据字典、API说明、部署指南);
- 测试报告(功能测试、性能测试结果)。
五、资源需求
- 硬件资源:
- 服务器:4核16G内存×3台(用于Hadoop集群);
- 存储:10TB HDD(存储考研历史数据)。
- 软件资源:
- Hadoop 3.3.0、Spark 3.2.0、Hive 3.1.2;
- Python 3.8、Scala 2.12、Django 3.2。
- 人员分工:
- 数据组(2人):数据采集与清洗;
- 算法组(3人):推荐算法与预测模型开发;
- 开发组(2人):系统集成与API开发;
- 测试组(1人):系统测试与优化。
项目负责人(签字):____________________
日期:____________________
运行截图
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