用springboot写一个协同过滤推算 接口使用mysql数据源

好的，首先需要明确一下协同过滤算法的原理。协同过滤是一种推荐算法，它利用用户历史行为数据（比如评分、购买记录等）计算用户之间的相似性或物品之间的相似性，然后根据相似性为用户推荐物品。在这个过程中，需要用到两个关键的矩阵：用户-物品评分矩阵和物品-物品相似度矩阵。

接下来是具体的实现步骤：

1. 创建一个Spring Boot项目，添加MySQL数据源依赖

可以使用以下依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-jdbc</artifactId>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
</dependency>

然后在application.properties中配置MySQL数据源：

spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test?useSSL=false
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=123456
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver

2. 创建数据库表

根据协同过滤算法的原理，我们需要创建两个表：用户-物品评分表和物品-物品相似度表。可以使用以下SQL语句创建表：

CREATE TABLE user_item_rating (
    user_id INT NOT NULL,
    item_id INT NOT NULL,
    rating FLOAT NOT NULL,
    PRIMARY KEY (user_id, item_id)
);

CREATE TABLE item_item_similarity (
    item1_id INT NOT NULL,
    item2_id INT NOT NULL,
    similarity FLOAT NOT NULL,
    PRIMARY KEY (item1_id, item2_id)
);

这里我们假设每个用户对每个物品的评分在0~5之间，评分越高表示喜欢程度越高。

3. 添加数据

为了测试我们的协同过滤算法，需要向数据库中添加一些数据。可以使用以下SQL语句：

INSERT INTO user_item_rating (user_id, item_id, rating) VALUES (1, 1, 5), (1, 2, 4), (1, 3, 3), (2, 1, 3), (2, 2, 4), (2, 3, 5), (3, 1, 4), (3, 2, 3), (3, 3, 2);

INSERT INTO item_item_similarity (item1_id, item2_id, similarity) VALUES (1, 2, 0.8), (1, 3, 0.5), (2, 3, 0.6);

这里我们添加了3个物品，1~3号，以及3个用户，1~3号用户对这三个物品的评分。

4. 实现协同过滤算法

接下来是实现协同过滤算法的关键部分。我们需要计算用户之间的相似度和物品之间的相似度，然后根据相似度为用户推荐物品。这里我们使用基于物品的协同过滤算法，具体步骤如下：

- 计算物品之间的相似度

我们已经在上面的SQL语句中添加了物品之间的相似度，这里只需要从数据库中查询即可。

public List<ItemItemSimilarity> getItemItemSimilarities() {
    return jdbcTemplate.query("SELECT * FROM item_item_similarity", new ItemItemSimilarityRowMapper());
}

- 计算用户之间的相似度

对于每一对用户，计算他们之间共同评价的物品的相似度加权平均值作为他们之间的相似度。

public float getUserUserSimilarity(int userId1, int userId2) {
    List<Integer> commonItemIds = getCommonItemIds(userId1, userId2);
    float similaritySum = 0;
    float weightSum = 0;
    for (int itemId : commonItemIds) {
        float similarity = getItemItemSimilarity(itemId, itemId);
        float weight = getUserItemRating(userId1, itemId) - getUserItemRating(userId2, itemId);
        similaritySum += similarity * weight;
        weightSum += Math.abs(weight);
    }
    return weightSum == 0 ? 0 : similaritySum / weightSum;
}

private List<Integer> getCommonItemIds(int userId1, int userId2) {
    List<Integer> itemIds1 = getItemIdsByUserId(userId1);
    List<Integer> itemIds2 = getItemIdsByUserId(userId2);
    itemIds1.retainAll(itemIds2);
    return itemIds1;
}

private float getUserItemRating(int userId, int itemId) {
    Float rating = jdbcTemplate.queryForObject(
            "SELECT rating FROM user_item_rating WHERE user_id = ? AND item_id = ?",
            new Object[]{userId, itemId},
            Float.class);
    return rating == null ? 0 : rating;
}

private List<Integer> getItemIdsByUserId(int userId) {
    return jdbcTemplate.queryForList(
            "SELECT item_id FROM user_item_rating WHERE user_id = ?",
            new Object[]{userId},
            Integer.class);
}

private float getItemItemSimilarity(int itemId1, int itemId2) {
    Float similarity = jdbcTemplate.queryForObject(
            "SELECT similarity FROM item_item_similarity WHERE item1_id = ? AND item2_id = ?",
            new Object[]{itemId1, itemId2},
            Float.class);
    return similarity == null ? 0 : similarity;
}

- 为用户推荐物品

对于每个用户，找到他没有评价过但是和他相似度最高的k个用户评价过的物品，并推荐给他。这里我们假设k=3。

public List<Integer> recommendItemsByUserId(int userId) {
    List<Integer> itemIds = getItemIdsByUserId(userId);
    Set<Integer> recommendedItemIds = new HashSet<>();
    for (int itemId : itemIds) {
        List<Integer> userIds = getUserIdsByItemId(itemId);
        for (int userId2 : userIds) {
            if (userId2 == userId) {
                continue;
            }
            float similarity = getUserUserSimilarity(userId, userId2);
            if (similarity <= 0) {
                continue;
            }
            List<Integer> itemIds2 = getItemIdsByUserId(userId2);
            for (int itemId2 : itemIds2) {
                if (itemIds.contains(itemId2)) {
                    continue;
                }
                float rating2 = getUserItemRating(userId2, itemId2);
                recommendedItemIds.add(itemId2);
            }
        }
    }
    List<Integer> recommendedItems = new ArrayList<>(recommendedItemIds);
    Collections.sort(recommendedItems, (itemId1, itemId2) -> {
        float rating1 = getUserItemRating(userId, itemId1);
        float rating2 = getUserItemRating(userId, itemId2);
        return Float.compare(rating2, rating1);
    });
    return recommendedItems.subList(0, Math.min(3, recommendedItems.size()));
}

private List<Integer> getUserIdsByItemId(int itemId) {
    return jdbcTemplate.queryForList(
            "SELECT user_id FROM user_item_rating WHERE item_id = ?",
            new Object[]{itemId},
            Integer.class);
}

5. 编写接口

最后，编写一个简单的接口，用于测试推荐功能。

@RestController
@RequestMapping("/recommend")
public class RecommendController {

    @Autowired
    private RecommendService recommendService;

    @GetMapping("/{userId}")
    public List<Integer> recommendItemsByUserId(@PathVariable int userId) {
        return recommendService.recommendItemsByUserId(userId);
    }

}

6. 测试接口

启动应用程序，访问http://localhost:8080/recommend/1，可以看到返回的推荐物品列表。

以上就是使用Spring Boot和MySQL实现协同过滤推荐算法的全部内容。