计算机毕业设计PySpark+Hadoop+Hive+LSTM模型美团大众点评分析+评分预测 美食推荐系统(源码+论文+PPT+讲解视频)

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介绍资料

PySpark+Hadoop+Hive+LSTM模型在美团大众点评分析与评分预测中的技术说明

一、技术背景与需求分析

美团、大众点评等本地生活服务平台日均产生TB级用户行为数据,涵盖文本评论、评分、点击流等多模态信息。这些数据蕴含用户偏好与消费习惯,但传统推荐系统存在三大瓶颈:

  1. 数据稀疏性:仅5%评论包含评分,且情感表达具有"惊艳""踩雷"等餐饮领域特殊性;
  2. 动态偏好捕捉:用户口味随季节、健康需求变化,传统协同过滤难以实时响应;
  3. 非线性特征处理:文本情感与评分间存在复杂映射关系,需深度学习模型建模。

针对上述问题,本系统采用PySpark+Hadoop+Hive构建分布式数据处理层,结合LSTM模型实现评分预测,最终通过混合推荐算法提升个性化推荐效果。

二、技术架构设计

1. 分布式存储与计算层

  • HDFS存储:采用Hadoop分布式文件系统存储原始数据,按商家ID分区存储评论数据,支持PB级数据存储。例如,某连锁餐厅的全国评论数据可按城市分区存储,提升查询效率。
  • PySpark处理:利用Spark内存计算特性实现数据清洗与特征提取。通过TokenizerStopWordsRemover对评论分词去噪,使用Word2Vec生成300维词向量,结合用户评分、点击次数构建特征矩阵。实验表明,PySpark处理10万条评论数据的时间较单机Python缩短80%。
  • Hive数据仓库:构建分层数据模型,包括ODS(原始数据层)、DWD(明细数据层)、DWS(汇总数据层)。例如,DWS层通过Hive SQL聚合用户月均评分、评论情感分布等指标,为推荐算法提供结构化输入。

2. 深度学习建模层

  • LSTM模型架构:采用单层LSTM结构,隐藏层维度128,输入层接收300维词向量序列,输出层通过全连接层预测评分(1-5分)。模型引入注意力机制,动态加权关键评论片段对评分的影响。例如,用户对"服务态度差"的评论赋予更高权重,提升负面情感识别准确率。
  • 分布式训练优化:使用Horovod框架在Spark集群上并行训练模型,将10万条训练数据划分为10个批次,训练时间从单机12小时缩短至3小时。通过早停法(Early Stopping)防止过拟合,验证集损失连续5轮不下降时终止训练。
  • 模型评估指标:采用MSE(均方误差)、MAE(平均绝对误差)和R²(决定系数)评估预测精度。实验结果显示,LSTM模型在测试集上MSE=0.65、MAE=0.52、R²=0.88,显著优于随机森林(MSE=1.21、MAE=0.87)等传统模型。

三、核心功能实现

1. 数据清洗与预处理

  • 缺失值处理:对评分缺失的评论,采用KNN算法填充,基于用户历史评分和商家平均分预测缺失值。例如,用户A对川菜馆的评分缺失,系统参考其过去对其他川菜馆的评分(4.2分)和该川菜馆的平均分(4.0分),最终填充为4.1分。
  • 文本去噪:通过正则表达式过滤广告、联系方式等无关信息,保留核心评价内容。例如,将"电话:138xxxx"等文本替换为空字符串。
  • 情感分析:使用TextBlob工具计算评论情感极性,将情感得分(-1至1)离散化为"负面""中性""正面"三类,作为模型训练的标签。

2. 评分预测流程

  1. 特征工程:从评论中提取情感特征(如情感得分)、结构特征(如评论长度)、行为特征(如用户历史评分次数)。
  2. 模型训练:使用PyTorch框架构建LSTM模型,输入为特征向量序列,输出为评分预测值。采用Adam优化器,学习率0.001,训练轮数50。
  3. 预测服务:将训练好的模型部署为RESTful API,接收用户评论和商家ID作为输入,返回预测评分。例如,用户对某火锅店的评论"食材新鲜,但服务一般"经模型预测得分为3.8分。

3. 混合推荐算法

  • 协同过滤增强:结合用户相似度矩阵(基于评分行为)和物品相似度矩阵(基于菜品特征),生成基础推荐列表。例如,用户A与用户B的评分相似度为0.9,系统将用户B高评分的菜品推荐给用户A。
  • 内容推荐融合:根据菜品标签(如"辣度""烹饪方式")和用户偏好(如"爱吃辣"),对协同过滤结果进行重排序。例如,用户A偏好辣味菜品,系统将辣度标签为"重辣"的菜品优先推荐。
  • 时空上下文优化:结合用户当前位置和就餐时段,动态调整推荐策略。例如,午餐时段为用户推荐附近快餐店,晚餐时段推荐适合聚餐的餐厅。

四、系统性能优化

  • 数据存储优化:采用Parquet格式存储Hive表,压缩率较CSV提升70%,查询速度提升3倍。对常用查询字段(如用户ID、商家ID)建立索引,加速数据检索。
  • 模型压缩技术:使用知识蒸馏将LSTM模型压缩至原大小的1/5,推理速度提升4倍。通过量化技术将模型参数从FP32转换为INT8,减少内存占用。
  • 缓存策略:对热门推荐结果(如Top100商家)进行Redis缓存,减少重复计算。实验表明,缓存策略使系统响应时间从2秒降至0.5秒。

五、应用场景与效果

  • 商家运营分析:通过Hive数据仓库生成商家评分趋势报告,帮助商家优化服务。例如,某餐厅发现周末评分下降,经分析发现是服务响应慢导致,调整排班后评分回升至4.5分。
  • 用户个性化推荐:系统上线后,用户点击推荐菜品的概率提升35%,人均消费金额增加12%。例如,用户A经常购买轻食菜品,系统推荐低卡沙拉后,其消费频次从每周2次提升至3次。
  • 平台运营效率:日均处理用户请求超10万次,系统吞吐量达5000 QPS(每秒查询数),较传统系统提升3倍。

六、未来展望

  • 多模态数据融合:引入图片、视频等数据,通过CNN模型提取菜品视觉特征,结合文本情感实现更精准的评分预测。
  • 实时推荐系统:采用Flink流处理框架实现评论数据的实时采集与模型更新,支持用户边评论边推荐。
  • 可解释性增强:通过SHAP值分析模型决策过程,例如解释"为什么推荐某道菜",提升用户信任度。

本系统通过PySpark+Hadoop+Hive+LSTM的技术组合,有效解决了传统推荐系统的数据稀疏、动态偏好捕捉和特征处理难题,为本地生活服务平台提供了高效、精准的评分预测与推荐解决方案。

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