推薦系統會用到哪些演算法

A. 推薦系統中用到的熱傳導演算法和物質擴散是怎麼用的

常常用二部圖來表示用戶和物品之間的關系：
把用戶（Users）看成一類，把物品（Objects）看作另一類。當某個用戶購買過某個商品時，他們之間會存在一條連邊。
而同一類點之間不存在連邊，即用戶與用戶之間，商品與商品之間不存在連邊，類似於這樣組成的網路就稱為二部圖。電子商務中的商品推薦，可以看做是二部圖上的鏈路挖掘問題，而擴散過程可以用來尋找網路中兩個節點之間的關聯強度。

B. 推薦演算法有哪些

推薦演算法大致可以分為三類：基於內容的推薦演算法、協同過濾推薦演算法和基於知識的推薦演算法。 基於內容的推薦演算法，原理是用戶喜歡和自己關注過的Item在內容上類似的Item，比如你看了哈利波特I，基於內容的推薦演算法發現哈利波特II-VI，與你以前觀看的在內容上面（共有很多關鍵詞）有很大關聯性，就把後者推薦給你，這種方法可以避免Item的冷啟動問題（冷啟動：如果一個Item從沒有被關注過，其他推薦演算法則很少會去推薦，但是基於內容的推薦演算法可以分析Item之間的關系，實現推薦），弊端在於推薦的Item可能會重復，典型的就是新聞推薦，如果你看了一則關於MH370的新聞，很可能推薦的新聞和你瀏覽過的，內容一致；另外一個弊端則是對於一些多媒體的推薦（比如音樂、電影、圖片等)由於很難提內容特徵，則很難進行推薦，一種解決方式則是人工給這些Item打標簽。 協同過濾演算法，原理是用戶喜歡那些具有相似興趣的用戶喜歡過的商品，比如你的朋友喜歡電影哈利波特I，那麼就會推薦給你，這是最簡單的基於用戶的協同過濾演算法（user-based collaboratIve filtering），還有一種是基於Item的協同過濾演算法（item-based collaborative filtering），這兩種方法都是將用戶的所有數據讀入到內存中進行運算的，因此成為Memory-based Collaborative Filtering，另一種則是Model-based collaborative filtering，包括Aspect Model，pLSA，LDA，聚類，SVD，Matrix Factorization等，這種方法訓練過程比較長，但是訓練完成後，推薦過程比較快。 最後一種方法是基於知識的推薦演算法，也有人將這種方法歸為基於內容的推薦，這種方法比較典型的是構建領域本體，或者是建立一定的規則，進行推薦。 混合推薦演算法，則會融合以上方法，以加權或者串聯、並聯等方式盡心融合。 當然，推薦系統還包括很多方法，其實機器學習或者數據挖掘裡面的方法，很多都可以應用在推薦系統中，比如說LR、GBDT、RF（這三種方法在一些電商推薦裡面經常用到），社交網路裡面的圖結構等，都可以說是推薦方法。

C. 主流的推薦系統使用的演算法有哪些

SYBASE DB2 ORACLE MySQL ACCESS VF Foxpro MS SQL Server Informix PostgreSQL

D. 個性化推薦演算法——協同過濾

電子商務推薦系統的一種主要演算法。
協同過濾推薦（Collaborative Filtering recommendation）是在信息過濾和信息系統中正迅速成為一項很受歡迎的技術。與傳統的基於內容過濾直接分析內容進行推薦不同，協同過濾分析用戶興趣，在用戶群中找到指定用戶的相似（興趣）用戶，綜合這些相似用戶對某一信息的評價，形成系統對該指定用戶對此信息的喜好程度預測。
與傳統文本過濾相比，協同過濾有下列優點:
（1）能夠過濾難以進行機器自動基於內容分析的信息。如藝術品、音樂;
（2）能夠基於一些復雜的，難以表達的概念（信息質量、品位)進行過濾;
（3）推薦的新穎性。
正因為如此，協同過濾在商業應用上也取得了不錯的成績。Amazon，CDNow，MovieFinder，都採用了協同過濾的技術來提高服務質量。
缺點是:
（1）用戶對商品的評價非常稀疏，這樣基於用戶的評價所得到的用戶間的相似性可能不準確（即稀疏性問題）;
（2）隨著用戶和商品的增多，系統的性能會越來越低;
（3）如果從來沒有用戶對某一商品加以評價，則這個商品就不可能被推薦（即最初評價問題）。
因此，現在的電子商務推薦系統都採用了幾種技術相結合的推薦技術。
案例: AMAZON 個性化推薦系統先驅 (基於協同過濾)
AMAZON是一個虛擬的網上書店,它沒有自己的店面,而是在網上進行在線銷售. 它提供了高質量的綜合節目資料庫和檢索系統,用戶可以在網上查詢有關圖書的信息.如果用戶需要購買的化,可以把選擇的書放在虛擬購書籃中,最後查看購書籃中的商品,選擇合適的服務方式並且提交訂單,這樣讀者所選購的書在幾天後就可以送到家.
AMAZON書店還提供先進的個性化推薦功能,能為不同興趣偏好的用戶自動推薦符合其興趣需要的書籍. AMAZON使用推薦軟體對讀者曾經購買過的書以及該讀者對其他書的評價進行分析後,將向讀者推薦他可能喜歡的新書,只要滑鼠點一下,就可以買到該書了;AMAZON能對顧客購買過的東西進行自動分析,然後因人而異的提出合適的建議. 讀者的信息將被再次保存.這樣顧客下次來時就能更容易的買到想要的書. 此外,完善的售後服務也是AMAZON的優勢,讀者可以在拿到書籍的30天內,將完好無損的書和音樂光碟退回AMAZON, AMAZON將原價退款. 當然AMAZON的成功還不止於此, 如果一位顧客在AMAZON購買一本書,下次他再次訪問時,映入眼簾的首先是這位顧客的名字和歡迎的字樣.

E. 演算法推薦服務是什麼

演算法推薦服務是：在本質上，演算法是「以數學方式或者計算機代碼表達的意見」。其中，推薦系統服務就是一個信息過濾系統，幫助用戶減少因瀏覽大量無效數據而造成的時間、精力浪費。

並且在早期的研究提出了通過信息檢索和過濾的方式來解決這個問題。到了上世紀90年代中期，研究者開始通過預測用戶對推薦的物品、內容或服務的評分，試圖解決信息過載問題。推薦系統由此也作為獨立研究領域出現了。

用演算法推薦技術是指：應用演算法推薦技術，是指利用生成合成類、個性化推送類、排序精選類、檢索過濾類、調度決策類等演算法技術向用戶提供信息。

基於內容的推薦方法：根據項的相關信息（描述信息、標簽等）、用戶相關信息及用戶對項的操作行為（評論、收藏、點贊、觀看、瀏覽、點擊等），來構建推薦演算法模型。

是否推薦演算法服務會導致信息窄化的問題：

推薦技術並不是單純地「投其所好」。在一些專家看來，在推薦已知的用戶感興趣內容基礎上，如果能深入激發、滿足用戶的潛在需求，那麼演算法就能更好地滿足人對信息的多維度訴求。

在外界的印象里，個性化推薦就像漏斗一樣，會將推薦內容與用戶相匹配，傾向於向用戶推薦高度符合其偏好的內容，致使推薦的內容越來越窄化。

但與外界的固有認知相反，《報告》認為在行業實踐中，互聯網應用（特別是位於頭部的大型平台）有追求演算法多樣性的內在動力。

在對行業內代表性應用的數據分析後，《報告》發現，閱讀內容的類型數量是否夠多、所閱讀內容類型的分散程度是否夠高，與用戶是否能長期留存關聯密切，呈正相關。上述兩項指標對用戶長期留存的作用，可以與信息的展現總量、用戶的停留時長、用戶閱讀量等指標的影響相媲美。

F. 推薦系統的主要推薦方法

基於內容的推薦（Content-based Recommendation）是信息過濾技術的延續與發展，它是建立在項目的內容信息上作出推薦的，而不需要依據用戶對項目的評價意見，更多地需要用機 器學習的方法從關於內容的特徵描述的事例中得到用戶的興趣資料。在基於內容的推薦系統中，項目或對象是通過相關的特徵的屬性來定義，系統基於用戶評價對象 的特徵，學慣用戶的興趣，考察用戶資料與待預測項目的相匹配程度。用戶的資料模型取決於所用學習方法，常用的有決策樹、神經網路和基於向量的表示方法等。 基於內容的用戶資料是需要有用戶的歷史數據，用戶資料模型可能隨著用戶的偏好改變而發生變化。
基於內容推薦方法的優點是：1）不需要其它用戶的數據，沒有冷開始問題和稀疏問題。2）能為具有特殊興趣愛好的用戶進行推薦。3）能推薦新的或不是很流行的項目，沒有新項目問題。4）通過列出推薦項目的內容特徵，可以解釋為什麼推薦那些項目。5）已有比較好的技術，如關於分類學習方面的技術已相當成熟。
缺點是要求內容能容易抽取成有意義的特徵，要求特徵內容有良好的結構性，並且用戶的口味必須能夠用內容特徵形式來表達，不能顯式地得到其它用戶的判斷情況。 協同過濾推薦 （Collaborative Filtering Recommendation）技術是推薦系統中應用最早和最為成功的技術之一。它一般採用最近鄰技術，利用用戶的歷史喜好信息計算用戶之間的距離，然後 利用目標用戶的最近鄰居用戶對商品評價的加權評價值來預測目標用戶對特定商品的喜好程度，系統從而根據這一喜好程度來對目標用戶進行推薦。協同過濾最大優 點是對推薦對象沒有特殊的要求，能處理非結構化的復雜對象，如音樂、電影。
協同過濾是基於這樣的假設：為一用戶找到他真正感興趣的內容的好方法是首先找到與此用戶有相似興趣的其他用戶，然後將他們感興趣的內容推薦給此用 戶。其基本思想非常易於理解，在日常生活中，我們往往會利用好朋友的推薦來進行一些選擇。協同過濾正是把這一思想運用到電子商務推薦系統中來，基於其他用 戶對某一內容的評價來向目標用戶進行推薦。
基於協同過濾的推薦系統可以說是從用戶的角度來進行相應推薦的，而且是自動的即用戶獲得的推薦是系統從購買模式或瀏覽行為等隱式獲得的，不需要用戶努力地找到適合自己興趣的推薦信息，如填寫一些調查表格等。
和基於內容的過濾方法相比，協同過濾具有如下的優點：1） 能夠過濾難以進行機器自動內容分析的信息，如藝術品，音樂等。2） 共享其他人的經驗，避免了內容分析的不完全和不精確，並且能夠基於一些復雜的，難以表述的概念（如信息質量、個人品味）進行過濾。3） 有推薦新信息的能力。可以發現內容上完全不相似的信息，用戶對推薦信息的內容事先是預料不到的。這也是協同過濾和基於內容的過濾一個較大的差別，基於內容的過濾推薦很多都是用戶本來就熟悉的內容，而協同過濾可以發現用戶潛在的但自己尚未發現的興趣偏好。4） 能夠有效的使用其他相似用戶的反饋信息，較少用戶的反饋量，加快個性化學習的速度。
雖然協同過濾作為一種典型的推薦技術有其相當的應用，但協同過濾仍有許多的問題需要解決。最典型的問題有稀疏問題（Sparsity）和可擴展問題（Scalability）。 基於關聯規則的推薦 （Association Rule-based Recommendation）是以關聯規則為基礎，把已購商品作為規則頭，規則體為推薦對象。關聯規則挖掘可以發現不同商品在銷售過程中的相關性，在零 售業中已經得到了成功的應用。管理規則就是在一個交易資料庫中統計購買了商品集X的交易中有多大比例的交易同時購買了商品集Y，其直觀的意義就是用戶在購 買某些商品的時候有多大傾向去購買另外一些商品。比如購買牛奶的同時很多人會同時購買麵包。
演算法的第一步關聯規則的發現最為關鍵且最耗時，是演算法的瓶頸，但可以離線進行。其次，商品名稱的同義性問題也是關聯規則的一個難點。 由於各種推薦方法都有優缺點，所以在實際中，組合推薦（Hybrid Recommendation）經常被採用。研究和應用最多的是內容推薦和協同過濾推薦的組合。最簡單的做法就是分別用基於內容的方法和協同過濾推薦方法 去產生一個推薦預測結果，然後用某方法組合其結果。盡管從理論上有很多種推薦組合方法，但在某一具體問題中並不見得都有效，組合推薦一個最重要原則就是通 過組合後要能避免或彌補各自推薦技術的弱點。
在組合方式上，有研究人員提出了七種組合思路：1）加權（Weight）：加權多種推薦技術結果。2）變換（Switch）：根據問題背景和實際情況或要求決定變換採用不同的推薦技術。3）混合（Mixed）：同時採用多種推薦技術給出多種推薦結果為用戶提供參考。4）特徵組合（Feature combination）：組合來自不同推薦數據源的特徵被另一種推薦演算法所採用。5）層疊（Cascade）：先用一種推薦技術產生一種粗糙的推薦結果，第二種推薦技術在此推薦結果的基礎上進一步作出更精確的推薦。6）特徵擴充（Feature augmentation）：一種技術產生附加的特徵信息嵌入到另一種推薦技術的特徵輸入中。7）元級別（Meta-level）：用一種推薦方法產生的模型作為另一種推薦方法的輸入。

G. 矩陣分解在協同過濾推薦演算法中的應用

矩陣分解在協同過濾推薦演算法中的應用
推薦系統是當下越來越熱的一個研究問題，無論在學術界還是在工業界都有很多優秀的人才參與其中。近幾年舉辦的推薦系統比賽更是一次又一次地把推薦系統的研究推向了高潮，比如幾年前的Neflix百萬大獎賽，KDD CUP 2011的音樂推薦比賽，去年的網路電影推薦競賽，還有最近的阿里巴巴大數據競賽。這些比賽對推薦系統的發展都起到了很大的推動作用，使我們有機會接觸到真實的工業界數據。我們利用這些數據可以更好地學習掌握推薦系統，這些數據網上很多，大家可以到網上下載。
推薦系統在工業領域中取得了巨大的成功，尤其是在電子商務中。很多電子商務網站利用推薦系統來提高銷售收入，推薦系統為Amazon網站每年帶來30%的銷售收入。推薦系統在不同網站上應用的方式不同，這個不是本文的重點，如果感興趣可以閱讀《推薦系統實踐》（人民郵電出版社，項亮）第一章內容。下面進入主題。
為了方便介紹，假設推薦系統中有用戶集合有6個用戶，即U={u1,u2,u3,u4,u5,u6}，項目（物品）集合有7個項目，即V={v1,v2,v3,v4,v5,v6,v7}，用戶對項目的評分結合為R，用戶對項目的評分范圍是[0, 5]。R具體表示如下：

推薦系統的目標就是預測出符號「？」對應位置的分值。推薦系統基於這樣一個假設：用戶對項目的打分越高，表明用戶越喜歡。因此，預測出用戶對未評分項目的評分後，根據分值大小排序，把分值高的項目推薦給用戶。怎麼預測這些評分呢，方法大體上可以分為基於內容的推薦、協同過濾推薦和混合推薦三類，協同過濾演算法進一步劃分又可分為基於基於內存的推薦（memory-based）和基於模型的推薦（model-based），本文介紹的矩陣分解演算法屬於基於模型的推薦。
矩陣分解演算法的數學理論基礎是矩陣的行列變換。在《線性代數》中，我們知道矩陣A進行行變換相當於A左乘一個矩陣，矩陣A進行列變換等價於矩陣A右乘一個矩陣，因此矩陣A可以表示為A=PEQ=PQ（E是標准陣）。
矩陣分解目標就是把用戶-項目評分矩陣R分解成用戶因子矩陣和項目因子矩陣乘的形式，即R=UV，這里R是n×m， n =6， m =7，U是n×k，V是k×m。直觀地表示如下：

高維的用戶-項目評分矩陣分解成為兩個低維的用戶因子矩陣和項目因子矩陣，因此矩陣分解和PCA不同，不是為了降維。用戶i對項目j的評分r_ij =innerproct(u_i, v_j)，更一般的情況是r_ij =f(U_i, V_j)，這里為了介紹方便就是用u_i和v_j內積的形式。下面介紹評估低維矩陣乘積擬合評分矩陣的方法。
首先假設，用戶對項目的真實評分和預測評分之間的差服從高斯分布，基於這一假設，可推導出目標函數如下：

最後得到矩陣分解的目標函數如下：

從最終得到得目標函數可以直觀地理解，預測的分值就是盡量逼近真實的已知評分值。有了目標函數之後，下面就開始談優化方法了，通常的優化方法分為兩種：交叉最小二乘法（alternative least squares）和隨機梯度下降法（stochastic gradient descent）。
首先介紹交叉最小二乘法，之所以交叉最小二乘法能夠應用到這個目標函數主要是因為L對U和V都是凸函數。首先分別對用戶因子向量和項目因子向量求偏導，令偏導等於0求駐點，具體解法如下：

上面就是用戶因子向量和項目因子向量的更新公式，迭代更新公式即可找到可接受的局部最優解。迭代終止的條件下面會講到。
接下來講解隨機梯度下降法，這個方法應用的最多。大致思想是讓變數沿著目標函數負梯度的方向移動，直到移動到極小值點。直觀的表示如下：

其實負梯度的負方向，當函數是凸函數時是函數值減小的方向走；當函數是凹函數時是往函數值增大的方向移動。而矩陣分解的目標函數L是凸函數，因此，通過梯度下降法我們能夠得到目標函數L的極小值（理想情況是最小值）。
言歸正傳，通過上面的講解，我們可以獲取梯度下降演算法的因子矩陣更新公式，具體如下：

（3）和（4）中的γ指的是步長，也即是學習速率，它是一個超參數，需要調參確定。對於梯度見（1）和（2）。
下面說下迭代終止的條件。迭代終止的條件有很多種，就目前我了解的主要有
1） 設置一個閾值，當L函數值小於閾值時就停止迭代，不常用
2） 設置一個閾值，當前後兩次函數值變化絕對值小於閾值時，停止迭代
3） 設置固定迭代次數
另外還有一個問題，當用戶-項目評分矩陣R非常稀疏時，就會出現過擬合（overfitting）的問題，過擬合問題的解決方法就是正則化（regularization）。正則化其實就是在目標函數中加上用戶因子向量和項目因子向量的二范數，當然也可以加上一范數。至於加上一范數還是二范數要看具體情況，一范數會使很多因子為0，從而減小模型大小，而二范數則不會它只能使因子接近於0，而不能使其為0，關於這個的介紹可參考論文Regression Shrinkage and Selection via the Lasso。引入正則化項後目標函數變為：

（5）中λ_1和λ_2是指正則項的權重，這兩個值可以取一樣，具體取值也需要根據數據集調參得到。優化方法和前面一樣，只是梯度公式需要更新一下。
矩陣分解演算法目前在推薦系統中應用非常廣泛，對於使用RMSE作為評價指標的系統尤為明顯，因為矩陣分解的目標就是使RMSE取值最小。但矩陣分解有其弱點，就是解釋性差，不能很好為推薦結果做出解釋。
後面會繼續介紹矩陣分解演算法的擴展性問題，就是如何加入隱反饋信息，加入時間信息等。

H. 推薦系統演算法

基 於內容的推薦（Content-based Recommendation）是信息過濾技術的延續與發展，它是建立在項目的內容信息上作出推薦的，而不需要依據用戶對項目的評價意見，更多地需要用機 器學習的方法從關於內容的特徵描述的事例中得到用戶的興趣資料。
在基於內容的推薦系統中，項目或對象是通過相關的特徵的屬性來定義，系統基於用戶評價對象 的特徵，學慣用戶的興趣，考察用戶資料與待預測項目的相匹配程度。用戶的資料模型取決於所用學習方法，常用的有決策樹、神經網路和基於向量的表示方法等。 基於內容的用戶資料是需要有用戶的歷史數據，用戶資料模型可能隨著用戶的偏好改變而發生變化。

I. 根據用戶最近的瀏覽習慣和喜好,給用戶推薦相關信息,即「推薦系統」,試論述其基本原理

根據用戶習慣推薦信息，首先你需要由相關的演算法，能夠分析用戶日常瀏覽搜索閱讀行為和關鍵詞。然後進行信息匹配和對比，根據相應推薦頻率、推薦形式推薦方法，給用戶定時定點發送消息。這就是推薦系統的基本原理。

J. Amazon推薦系統是如何做到的

亞馬遜使用了哪些信息進行推薦：

1）當前瀏覽品類

2）與當前商品經常一同購買的商品

3）用戶最近瀏覽記錄

4）用戶瀏覽歷史（長期）中的商品

5）用戶瀏覽歷史（長期）相關的商品

6）購買相同商品的其它用戶購買的物品

7）已購商品的新版本

8）用戶購買歷史（如近期購買商品的互補品）

9）暢銷商品

2、推薦系統模型：U x S → R

1）U是用戶矩陣

2）S是物品矩陣

3）R是用戶對物品的喜愛程度，推薦系統就是基於現有的信息填補R矩陣

3、常用推薦演算法

1）基於內容：易實現，效果好，但是如何獲得一個物品的內容、相似度如何定義等有些情況下會較難把握

2）協同過濾：基於物的協同過濾與基於人的協同過濾

3）矩陣分解（SVD）：用戶-物品評分矩陣A很大且稀疏，將A分解為用戶矩陣（用戶潛在因子）和物品矩陣（物品潛在因子），目標是這兩個矩陣的乘積盡可能接近R。缺點是只利用了評分信息，忽略了用戶屬性和物品屬性

4）因子分解機（FM）：將SVD推廣到多類潛因子的情況，如分解為 用戶、物品、用戶性別、用戶年齡、物品價格 等多個因子，允許因子之間有相關關系（如下圖，方程前半部分是線性回歸，後半部分加入了兩兩因子間關系）

5）深度學習：訓練深度神經網路，輸入用戶id，輸出層做softmax，得到對每個物品id的權重

6）機器學習排序

7）探索與利用：先對用戶聚類（如分為abcde五類），隨機對a中的用戶1和b中的用戶2推薦電影，如果用戶1沒點擊，2點擊了，說明b類用戶可能對該電影更感興趣。

8）集成：對上述多種方法的ensemble