Python中的推薦系統實例

Python是目前非常流行的程式語言，其強大的函式庫系統和易於學習的語法使其成為開發各種應用的首選。在機器學習領域，Python也是一種常用的程式語言。本文將介紹使用Python建置推薦系統的實例。

推薦系統是指根據使用者的歷史行為、興趣等訊息，為使用者推薦商品、內容或服務的演算法和應用程式。推薦系​​統應用廣泛，例如電子商務、社群媒體、新聞閱讀等領域。 Python提供了一些函式庫和框架，可以用來建立推薦系統。

一、推薦系統的類型

推薦系統主要分為兩種：基於內容的推薦和協同過濾推薦。

基於內容的推薦是根據使用者過去的興趣愛好和商品的屬性特徵，推薦相似的商品。這種方法需要對商品的特徵進行分析，可以使用文字處理庫NLTK或Scikit-learn來處理商品屬性的文字訊息，例如商品的標題、描述等。

協同過濾推薦是根據使用者的行為歷史數據，發現使用者之間的關係，向使用者推薦他們可能感興趣的商品。協同過濾推薦有兩種主要方法：基於使用者的協同過濾和基於物品的協同過濾。

基於用戶的協同過濾是根據用戶之間的相似度進行推薦，即找到和當前用戶興趣相似的其他用戶，並根據這些用戶喜歡的商品向當前用戶推薦商品。這種方法需要計算使用者之間的相似度，可以使用Scikit-learn中的cosine_similarity計算餘弦相似度。

基於物品的協同過濾是根據商品之間的相似度進行推薦，即找到當前用戶喜歡的商品的相似商品，並向當前用戶推薦這些相似商品。這種方法需要計算商品之間的相似度，可以使用Scikit-learn中的pairwise_distances計算歐幾里德距離或餘弦距離。

二、推薦系統的實例

接下來，我們將介紹使用Python建構基於物品的協同過濾推薦系統的實例。

首先，我們需要準備資料。我們選取一個電影評分資料集，包含電影ID、使用者ID和評分等資訊。我們可以使用Pandas函式庫來讀取和處理資料。以下是程式碼範例：

import pandas as pd
ratings_data = pd.read_csv('ratings.csv')
movies_data = pd.read_csv('movies.csv')

接下來，我們需要將資料進行預處理，提取出需要用到的資訊。我們需要將電影ID映射為電影名稱，將用戶ID映射為標號。以下是程式碼範例：

# 将电影ID映射为电影名称
movie_names = {}
for index, row in movies_data.iterrows():
    movie_names[row['movieId']] = row['title']

# 将用户ID映射为标号
user_ids = {}
user_counter = 0
for index, row in ratings_data.iterrows():
    user_id = row['userId']
    if user_id not in user_ids:
        user_ids[user_id] = user_counter
        user_counter += 1

然後，我們需要建立電影評分矩陣，矩陣的行表示用戶，列表示電影，矩陣中的每個元素表示用戶對電影的評分。矩陣中有一些缺失值，表示對應的影片沒有被使用者評分。我們需要使用填充方法來填充這些缺失值。以下是程式碼範例：

import numpy as np
n_users = len(user_ids)
n_movies = max(movie_names.keys())
rating_matrix = np.zeros((n_users, n_movies))
for index, row in ratings_data.iterrows():
    user_id = row['userId']
    movie_id = row['movieId']
    rating = row['rating']
    rating_matrix[user_ids[user_id], movie_id] = rating

# 使用均值填充缺失值
mean_ratings = np.zeros((n_users,))
for i in range(n_users):
    ratings = rating_matrix[i, :]
    ratings = ratings[ratings > 0]
    mean_ratings[i] = ratings.mean()
    rating_matrix[i, ratings == 0] = mean_ratings[i]

然後，我們需要計算電影之間的相似度矩陣，可以使用Scikit-learn中的pairwise_distances函數計算歐幾里德距離或餘弦距離。這裡我們選擇餘弦距離。以下是程式碼範例：

from sklearn.metrics.pairwise import pairwise_distances
movie_similarity = 1 - pairwise_distances(rating_matrix.T, metric='cosine')

最後，我們需要向使用者推薦電影。我們可以根據用戶最喜歡的電影，選擇與之相似的電影進行推薦。以下是程式碼範例：

# 找到用户最喜欢的电影
user_id = 0
user_ratings = rating_matrix[user_id, :]
fav_movie = np.argmax(user_ratings)
print('用户 %d 最喜欢的电影是 %s' % (user_id, movie_names[fav_movie]))

# 根据相似度找到相似的电影
similar_movies = movie_similarity[fav_movie, :]
top_k = 5
top_k_movies = np.argsort(similar_movies)[::-1][:top_k]
for i, movie_id in enumerate(top_k_movies):
    print('Top %d 推荐电影是 %s' % (i+1, movie_names[movie_id]))

以上就是基於物品的協同過濾推薦系統的Python實例。

總結

推薦系統是一種應用廣泛的機器學習應用程序，Python提供了豐富的函式庫和框架，可以幫助開發者快速建立推薦系統。本文介紹如何使用Python建構基於物品的協同過濾推薦系統的實例，希望能對讀者有所幫助。

以上是Python中的推薦系統實例的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！