Hive实战之Youtube数据集

本次实战的数据来自于"YouTube视频统计与社交网络"的数据集，是西蒙弗雷泽大学计算机学院在2008年所爬取的数据

数据集地址

数据之间采用"\t"作为分隔符

具体数据如下：

数据量大小为1G，条数为500万+

使用环境为

hive-110-cdh545

hadoop-260-cdh545

演示形式为使用hive shell

我们一起来看看数据

主要的问题在于category和relatedIDs处理，由于Hive是支持array格式的，所以我们想到的是使用array来存储category和relatedIDs，但是我们发现category的分割符是"&"而realatedIDs的分隔符是"\t"，我们在创建表格的时候能够指定array的分隔符，但是只能指定一个，所以再将数据导入到Hive表格之前我们需要对数据进行一定转换和清洗

并且数据中肯定会存在一些不完整数据和一些奇怪的格式，所以数据的清洗是必要的，我在这里所使用的数据清洗方式是使用Spark进行清洗，也可以使用自定义UDF函数来进行清洗

数据清洗注意点

1）我们可以看到每行数据以"\t"作为分隔符，每行有十列数据，最后一列关联ID可以为空，那么我们对数据进行split之后数组的大小要大于8

2）数据中存在 "uNiKXDA8eyQ KRQE 1035 News & Politics 107" 这样格式的数据，所以在处理category时需要注意 News & Politics中间的 &

处理后的数据如下：

下面的实战都是基于数据清洗后的数据进行的

1）youtube1的创建，文件格式为textfile

create table youtube1(videoId string, uploader string, age int, category array<string>, length int, views int, rate float, ratings int, comments int,relatedId array<string>)

row format delimited

fields terminated by "\t"

collection items terminated by "&"

stored as textfile;

2）youtube2的创建，文件格式为orc

create table youtube2(videoId string, uploader string, age int, category array<string>, length int, views int, rate float, ratings int, comments int,relatedId array<string>)

row format delimited

fields terminated by "\t"

collection items terminated by "&"

stored as orc;

3）youtube3的创建，文件格式为orc，进行桶分区

create table youtube3(videoId string, uploader string, age int, category array<string>, length int, views int, rate float, ratings int, comments int,relatedId array<string>)

clustered by (uploader) into 8 buckets

row format delimited

fields terminated by "\t"

collection items terminated by "&"

stored as orc;

数据导入：

1）load data inpath "path" into table youtube1;

2）由于无法将textfile格式的数据导入到orc格式的表格，所以数据需要从youtube1导入到youtube2和youtube3：

insert into table youtube2 select from youtube1;

insert into table youtube3 select from youtube1;

1）user_tmp的创建，文件格式textfile，24buckets

create table user_tmp(uploader string,videos int,friends int)

clustered by (uploader) into 24 buckets

row format delimited

fields terminated by "\t"

stored as textfile;

2）user的创建，文件格式orc，24buckets

create table user(uploader string,videos int,friends int)

clustered by (uploader) into 24 buckets

row format delimited

fields terminated by "\t"

stored as orc;

user表的数据导入也是同理

数据导入：

1）load data inpath "path" into table user_tmp;

2）由于无法将textfile格式的数据导入到orc格式的表格，所以数据需要从user_tmp导入到user：

insert into table user select from user_tmp;

1）统计出观看数最多的10个视频

2）统计出视频类别热度的前10个类型

3）统计出视频观看数最高的50个视频的所属类别

4）统计出观看数最多的前N个视频所关联的视频的所属类别排行

5）筛选出每个类别中热度最高的前10个视频

6）筛选出每个类别中评分最高的前10个视频

7）找出用户中上传视频最多的10个用户的所有视频

8）筛选出每个类别中观看数Top10

select from youtube3 order by views desc limit 10;

结果如下：

select tagId, count(avideoid) as sum from (select videoid,tagId from youtube3 lateral view explode(category) catetory as tagId) a group by atagId order by sum desc limit 10;

结果：

select tagId, count(avideoid) as sum from (select videoid,tagId from (select from youtube3 order by views desc limit 20) e lateral view explode(category) catetory as tagId) a group by atagId order by sum desc;

结果：

思路：

结果：

思路：

结果如下：

select from youtube_category where categoryId="Music" order by ratings desc limit 10;

结果如下：

思路：

结果如下：

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在这个流量为王的时代，没有流量意味着没有销量。占据移动互联网一半的江山微信已成为企业可以挖掘的流量池。依托微信10亿用户群、社交电商、内容电商、二流电商，各类新电商逐渐成熟。如何布局多平台、多渠道已成为当今从业者必须面对的话题。无论是线下实体店还是传统电子商务，仅仅依靠当前的模式都很难实现流量的再增长。在社交网络和小程序时代，各品牌和企业都在挖掘社交流量红利和私有域流量。那么，我们应该如何建立一个小程序？流量营销阵地该如何打造呢01构建微信小程序在微信小程序开店已经成为《纽约时报》的标准配置，通过小程序实现流量的变现，基于小程序强大的营销属性，刺激快速裂变传播，可以带来更多的客户和订单。2019年，小程序GMV超过1万亿，到2020年底，小程序GMV将超过3万亿。这意味着小程序电子商务已经成为中国电子商务力量中不可忽视的力量。小程序电子商务实际上代表了营销运营服务的综合能力。在后微信时代，私有域流量不仅仅是官方账号营销，而是小程序及其附带运营和服务。例如，在零售业，一些零售品牌利用微信+小程序购物中心的生态构建了私有域流量池，完成了纯线下业务向线上线下融合的转变。私有领域的核心是连接行业和平台参与者或运营商，以内容驱动行业，为各方创造价值，建立持续、稳定的合作关系，实现从内容到业务的自然流通。一些业内人士认为，社交电子商务是为了分享购物体验。就像拼多多一样，聚集在一起，包括早期的社交电子商务玩家小红皮书，依靠用户的口碑形成了裂变传播，这种极低的成本推动了新用户的增长。企业要获得社交流量，必须在于用户关系的互动过程，使用户也能获得认同感和价值感，激发用户的潜在需求，了解用户在某些特定场景中的需求，以激发后续的购物行为。02结合社交电商玩法小程序电子商务的运营提供了各种营销工具。如果分类，可分为四种游戏方式：促销、购物、社交和会员，帮助企业实现私有域流量的转型和销售增长。1促销游戏玩法如通过第二次杀戮、折扣、优惠券等方式刺激用户抢购。还可以使用预售形式，商家可以根据订单准备商品，以避免库存积压和资源浪费。2购物游戏玩法可以通过拼团、砍价的形式，以低价为核心吸引力，刺激用户积极分享，形成自我传播，从而带来更多的新客户和订单。这也是当下成本很低、应该很广泛的推广方法。3社交游戏玩法可通过分销机制，商家给予激励和佣金分配，让用户主动亲朋好友加入成为分销员，实现高效裂变和商品销售，这种玩法适合有高毛利空间的商家。4会员游戏玩法基本适用于各行各业，可通过购买会员卡、会员储值、积分商城等组合玩法来增强用户粘性，提高忠诚度，通过对会员的精耕，提高复购次数，增加营收。品牌和企业还需要结合自己的需求，创建自己的小程序和营销游戏，利用微信生态，围绕客户，做准确的营销，更容易促进转型，实现流量和销售的双重增长。与传统的电子商务带来用户的流量不同，社交电子商务正在为用户带来用户。因此，社交电子商务模式更注重用户、产品和内容，以刺激用户的非主动消费，即他们从未想过，但也会购买。因此，它比传统更适合当今用户的购物习惯。无论是利用社会力量实现裂变拉新，还是做情感内容创造终极用户体验，其核心是通过小项目的社会属性扩大用户参与，让用户深入参与每个活动，打破用户沟通障碍。利用微信平台开放产品服务品牌销售流程，让用户参与，建立可触摸、可拥有、与用户共同长大的生态，真正留住客户实现流量闭环。

写在最前面：本文内容主要来自于书籍《推荐系统实践》和《推荐系统与深度学习》。

推荐系统是目前互联网世界最常见的智能产品形式。从电子商务、音乐视频网站，到作为互联网经济支柱的在线广告和新颖的在线应用推荐，到处都有推荐系统的身影。推荐算法是推荐系统的核心，其本质是通过一定的方式将用户和物品联系起来，而不同的推荐系统利用了不同的方式。

推荐系统的主要功能是以个性化的方式帮助用户从极大的搜索空间中快速找到感兴趣的对象。因此，目前所用的推荐系统多为个性化推荐系统。个性化推荐的成功应用需要两个条件：

在推荐系统的众多算法中，基于协同的推荐和基于内容的推荐在实践中得到了最广泛的应用。本文也将从这两种算法开始，结合时间、地点上下文环境以及社交环境，对常见的推荐算法做一个简单的介绍。

基于内容的算法的本质是对物品内容进行分析，从中提取特征，然后基于用户对何种特征感兴趣来推荐含有用户感兴趣特征的物品。因此，基于内容的推荐算法有两个最基本的要求：

下面我们以一个简单的**推荐来介绍基于内容的推荐算法。

现在有两个用户A、B和他们看过的**以及打分情况如下：

其中问好（）表示用户未看过。用户A对《银河护卫队 》《变形金刚》《星际迷航》三部科幻**都有评分，平均分为 4 7 分 （ (5+4+5 ) / 3=47 ）；对《三生三世》《美人鱼》《北京遇上西雅图》三部爱情**评分平均分为 23 分 （ ( 3十2+2 ) /3=23 ）。现在需要给A推荐**，很明显A更倾向于科幻**，因此推荐系统会给A推荐独立日。而对于用户B，通过简单的计算我们可以知道更喜欢爱情**，因此给其推荐《三生三世》。当然，在实际推荐系统中，预测打分比这更加复杂些，但是其原理是一样的。

现在，我们可以将基于内容的推荐归纳为以下四个步骤：

通过上面四步就能快速构建一个简单的推荐系统。基于内容的推荐系统通常简单有效，可解释性好，没有物品冷启动问题。但他也有两个明显的缺点：

最后，顺便提一下特征提取方法：对于某些特征较为明确的物品，一般可以直接对其打标签，如**类别。而对于文本类别的特征，则主要是其主题情感等，则些可以通过tf-idf或LDA等方法得到。

基于协同的算法在很多地方也叫基于邻域的算法，主要可分为两种：基于用户的协同算法和基于物品的协同算法。

啤酒和尿布的故事在数据挖掘领域十分有名，该故事讲述了美国沃尔玛超市统计发现啤酒和尿布一起被购买的次数非常多，因此将啤酒和尿布摆在了一起，最后啤酒和尿布的销量双双增加了。这便是一个典型的物品协同过滤的例子。

基于物品的协同过滤指基于物品的行为相似度（如啤酒尿布被同时购买）来进行物品推荐。该算法认为，物品A和物品B具有很大相似度是因为喜欢物品A的用户大都也喜欢物品B。

基于物品的协同过滤算法主要分为两步：

基于物品的协同过滤算法中计算物品相似度的方法有以下几种：

（1）基于共同喜欢物品的用户列表计算。

此外，John S Breese再其论文中还提及了IUF（Inverse User Frequence，逆用户活跃度）的参数，其认为活跃用户对物品相似度的贡献应该小于不活跃的用户，应该增加IUF参数来修正物品相似度的公式：

上面的公式只是对活跃用户做了一种软性的惩罚， 但对于很多过于活跃的用户， 比如某位买了当当网80%图书的用户， 为了避免相似度矩阵过于稠密， 我们在实际计算中一般直接忽略他的兴趣列表， 而不将其纳入到相似度计算的数据集中。

（2）基于余弦相似度计算。

（3）热门物品的惩罚。

从上面（1）的相似度计算公式中，我们可以发现当物品 i 被更多人购买时，分子中的 N(i) ∩ N(j) 和分母中的 N(i) 都会增长。对于热门物品，分子 N(i) ∩ N(j) 的增长速度往往高于 N(i)，这就会使得物品 i 和很多其他的物品相似度都偏高，这就是 ItemCF 中的物品热门问题。推荐结果过于热门，会使得个性化感知下降。以歌曲相似度为例，大部分用户都会收藏《小苹果》这些热门歌曲，从而导致《小苹果》出现在很多的相似歌曲中。为了解决这个问题，我们对于物品 i 进行惩罚，例如下式， 当α∈(0, 05) 时，N(i) 越小，惩罚得越厉害，从而使热门物品相关性分数下降（ 博主注：这部分未充分理解 ）：

此外，Kary pis在研究中发现如果将ItemCF的相似度矩阵按最大值归一化， 可以提高推荐的准确率。 其研究表明， 如果已经得到了物品相似度矩阵w， 那么可以用如下公式得到归一化之后的相似度矩阵w'：

归一化的好处不仅仅在于增加推荐的准确度，它还可以提高推荐的覆盖率和多样性。一般来说，物品总是属于很多不同的类，每一类中的物品联系比较紧密。假设物品分为两类——A和B， A类物品之间的相似度为05， B类物品之间的相似度为06， 而A类物品和B类物品之间的相似度是02。 在这种情况下， 如果一个用户喜欢了5个A类物品和5个B类物品， 用ItemCF给他进行推荐， 推荐的就都是B类物品， 因为B类物品之间的相似度大。 但如果归一化之后， A类物品之间的相似度变成了1， B类物品之间的相似度也是1， 那么这种情况下， 用户如果喜欢5个A类物品和5个B类物品， 那么他的推荐列表中A类物品和B类物品的数目也应该是大致相等的。 从这个例子可以看出， 相似度的归一化可以提高推荐的多样性。

那么，对于两个不同的类，什么样的类其类内物品之间的相似度高，什么样的类其类内物品相似度低呢？一般来说，热门的类其类内物品相似度一般比较大。如果不进行归一化，就会推荐比较热门的类里面的物品，而这些物品也是比较热门的。因此，推荐的覆盖率就比较低。相反，如果进行相似度的归一化，则可以提高推荐系统的覆盖率。

最后，利用物品相似度矩阵和用户打过分的物品记录就可以对一个用户进行推荐评分：

基于用户的协同算法与基于物品的协同算法原理类似，只不过基于物品的协同是用户U购买了A物品，会计算经常有哪些物品与A一起购买（也即相似度），然后推荐给用户U这些与A相似的物品。而基于用户的协同则是先计算用户的相似性（通过计算这些用户购买过的相同的物品），然后将这些相似用户购买过的物品推荐给用户U。

基于用户的协同过滤算法主要包括两个步骤：

步骤（1）的关键是计算用户的兴趣相似度，主要是利用用户的行为相似度计算用户相似度。给定用户 u 和 v，N(u) 表示用户u曾经有过正反馈（譬如购买）的物品集合，N(v) 表示用户 v 曾经有过正反馈的物品集合。那么我们可以通过如下的 Jaccard 公式简单的计算 u 和 v 的相似度：

或通过余弦相似度：

得到用户之间的相似度之后，UserCF算法会给用户推荐和他兴趣最相似的K个用户喜欢的物品。如下的公式度量了UserCF算法中用户 u 对物品 i 的感兴趣程度：

首先回顾一下UserCF算法和ItemCF算法的推荐原理：UserCF给用户推荐那些和他有共同兴趣爱好的用户喜欢的物品， 而ItemCF给用户推荐那些和他之前喜欢的物品具有类似行为的物品。

（1）从推荐场景考虑

首先从场景来看，如果用户数量远远超过物品数量，如购物网站淘宝，那么可以考虑ItemCF，因为维护一个非常大的用户关系网是不容易的。其次，物品数据一般较为稳定，因此物品相似度矩阵不必频繁更新，维护代价较小。

UserCF的推荐结果着重于反应和用户兴趣相似的小群体的热点，而ItemCF的推荐结果着重于维系用户的历史兴趣。换句话说，UserCF的推荐更社会化，反应了用户所在小型兴趣群体中物品的热门程度，而ItemCF的推荐更加个性化，反应了用户自己的个性传承。因此UserCF更适合新闻、微博或微内容的推荐，而且新闻内容更新频率非常高，想要维护这样一个非常大而且更新频繁的表无疑是非常难的。

在新闻类网站中，用户的兴趣爱好往往比较粗粒度，很少会有用户说只看某个话题的新闻，而且往往某个话题也不是每天都会有新闻。 个性化新闻推荐更强调新闻热点，热门程度和时效性是个性化新闻推荐的重点，个性化是补充，所以 UserCF 给用户推荐和他有相同兴趣爱好的人关注的新闻，这样在保证了热点和时效性的同时，兼顾了个性化。

（2）从系统多样性（也称覆盖率，指一个推荐系统能否给用户提供多种选择）方面来看，ItemCF的多样性要远远好于UserCF，因为UserCF更倾向于推荐热门物品。而ItemCF具有较好的新颖性，能够发现长尾物品。所以大多数情况下，ItemCF在精度上较小于UserCF，但其在覆盖率和新颖性上面却比UserCF要好很多。

在介绍本节基于矩阵分解的隐语义模型之前，让我们先来回顾一下传统的矩阵分解方法SVD在推荐系统的应用吧。

基于SVD矩阵分解在推荐中的应用可分为如下几步：

SVD在计算前会先把评分矩阵 A 缺失值补全，补全之后稀疏矩阵 A 表示成稠密矩阵，然后将分解成 A' = U∑V T 。但是这种方法有两个缺点：（1）补成稠密矩阵后需要耗费巨大的储存空间，对这样巨大的稠密矩阵进行储存是不现实的；（2）SVD的计算复杂度很高，对这样大的稠密矩阵中进行计算式不现实的。因此，隐语义模型就被发明了出来。

更详细的SVD在推荐系统的应用可参考 奇异值分解SVD简介及其在推荐系统中的简单应用 。

隐语义模型（Latent Factor Model）最早在文本挖掘领域被提出，用于找到文本的隐含语义。相关的算法有LSI，pLSA，LDA和Topic Model。本节将对隐语义模型在Top-N推荐中的应用进行详细介绍，并通过实际的数据评测该模型。

隐语义模型的核心思想是通过隐含特征联系用户兴趣和物品。让我们通过一个例子来理解一下这个模型。

现有两个用户，用户A的兴趣涉及侦探小说、科普图书以及一些计算机技术书，而用户B的兴趣比较集中在数学和机器学习方面。那么如何给A和B推荐图书呢？

我们可以对书和物品的兴趣进行分类。对于某个用户，首先得到他的兴趣分类，然后从分类中挑选他可能喜欢的物品。简言之，这个基于兴趣分类的方法大概需要解决3个问题：

对于第一个问题的简单解决方案是找相关专业人员给物品分类。以图书为例，每本书出版时，编辑都会给出一个分类。但是，即使有很系统的分类体系，编辑给出的分类仍然具有以下缺点：（1）编辑的意见不能代表各种用户的意见；（2）编辑很难控制分类的细粒度；（3）编辑很难给一个物品多个分类；（4）编辑很难给一个物品多个分类；（5）编辑很难给出多个维度的分类；（6）编辑很难决定一个物品在某一个类别中的权重。

为了解决上述问题，研究员提出可以从数据出发，自动找到那些分类，然后进行个性化推荐。隐语义模型由于采用基于用户行为统计的自动聚类，较好地解决了上面提出的5个问题。

LFM将矩阵分解成2个而不是3个：

推荐系统中用户和物品的交互数据分为显性反馈和隐性反馈数据。隐式模型中多了一个置信参数，具体涉及到ALS（交替最小二乘法，Alternating Least Squares）中对于隐式反馈模型的处理方式——有的文章称为“加权的正则化矩阵分解”：

一个小细节：在隐性反馈数据集中，只有正样本（正反馈）没有负反馈（负样本），因此如何给用户生成负样本来进行训练是一个重要的问题。Rong Pan在其文章中对此进行了探讨，对比了如下几种方法：

用户行为很容易用二分图表示，因此很多图算法都可以应用到推荐系统中。基于图的模型（graph-based model）是推荐系统中的重要内容。很多研究人员把基于领域的模型也称为基于图的模型，因为可以把基于领域的模型看作基于图的模型的简单形式。

在研究基于图的模型之前，需要将用户行为数据表示成图的形式。本节的数据是由一系列用户物品二元组 (u, i) 组成的，其中 u 表示用户对物品 i 产生过行为。

令 G(V, E) 表示用户物品二分图，其中 V=V U UV I 由用户顶点 V U 和物品节点 V I 组成。对于数据集中每一个二元组 (u, i) ，图中都有一套对应的边 e(v u , v i )，其中 v u ∈V U 是用户对应的顶点，v i ∈V I 是物品i对应的顶点。如下图是一个简单的物品二分图，其中圆形节点代表用户，方形节点代表物品，用户物品的直接连线代表用户对物品产生过行为。比如下图中的用户A对物品a、b、d产生过行为。

度量图中两个顶点之间相关性的方法很多，但一般来说图中顶点的相关性主要取决于下面3个因素：

而相关性高的一对顶点一般具有如下特征：

举个例子，如下图，用户A和物品c、e没有边直连，但A可通过一条长度为3的路径到达c，而Ae之间有两条长度为3的路径。那么A和e的相关性要高于顶点A和c，因而物品e在用户A的推荐列表中应该排在物品c之前，因为Ae之间有两条路径。其中，（A,b,C,e）路径经过的顶点的出度为（3，2，2，2），而 (A,d,D,e) 路径经过了一个出度比较大的顶点D，所以 (A,d,D,e) 对顶点A与e之间相关性的贡献要小于（A,b,C,e）。

基于上面3个主要因素，研究人员设计了很多计算图中顶点相关性的方法，本节将介绍一种基于随机游走的PersonalRank算法。

假设要给用户u进行个性化推荐，可以从用户u对应的节点 v u 开始在用户物品二分图上进行随机游走。游走到任一节点时，首先按照概率α决定是继续游走还是停止这次游走并从 v u 节点重新开始游走。若决定继续游走，则从当前节点指向的节点中按照均匀分布随机选择一个节点作为游走下次经过的节点。这样，经过很多次随机游走后，每个物品被访问到的概率会收敛到一个数。最终的推荐列表中物品的权重就是物品节点的访问概率。

上述算法可以表示成下面的公式：

虽然通过随机游走可以很好地在理论上解释PersonalRank算法，但是该算法在时间复杂度上有明显的缺点。因为在为每个用户进行推荐时，都需要在整个用户物品二分图上进行迭代，知道所有顶点的PR值都收敛。这一过程的时间复杂度非常高，不仅无法在线进行实时推荐，离线计算也是非常耗时的。

有两种方法可以解决上面PersonalRank时间复杂度高的问题：

（1）减少迭代次数，在收敛之前停止迭代。但是这样会影响最终的精度。

（2）从矩阵论出发，重新涉及算法。另M为用户物品二分图的转移概率矩阵，即：

网络社交是当今社会非常重要甚至可以说是必不可少的社交方式，用户在互联网上的时间有相当大的一部分都用在了社交网络上。

当前国外最著名的社交网站是Facebook和Twitter，国内的代表则是微信/QQ和微博。这些社交网站可以分为两类：

需要指出的是，任何一个社交网站都不是单纯的社交图谱或兴趣图谱。如QQ上有些兴趣爱好群可以认识不同的陌生人，而微博中的好友也可以是现实中认识的。

社交网络定义了用户之间的联系，因此可以用图定义社交网络。我们用图 G(V,E,w) 定义一个社交网络，其中V是顶点集合，每个顶点代表一个用户，E是边集合，如果用户va和vb有社交网络关系，那么就有一条边 e(v a , v b ) 连接这两个用户，而 w(v a , v b )定义了边的权重。一般来说，有三种不同的社交网络数据：

和一般购物网站中的用户活跃度分布和物品流行度分布类似，社交网络中用户的入度（in degree，表示有多少人关注）和出度（out degree，表示关注多少人）的分布也是满足长尾分布的。即大部分人关注的人都很少，被关注很多的人也很少。

给定一个社交网络和一份用户行为数据集。其中社交网络定义了用户之间的好友关系，而用户行为数据集定义了不同用户的历史行为和兴趣数据。那么最简单的算法就是给用户推荐好友喜欢的物品集合。即用户u对物品i的兴趣 p ui 可以通过如下公式计算。

用户u和用户v的熟悉程度描述了用户u和用户在现实社会中的熟悉程度。一般来说，用户更加相信自己熟悉的好友的推荐，因此我们需要考虑用户之间的熟悉度。下面介绍3中衡量用户熟悉程度的方法。

（1）对于用户u和用户v，可以使用共同好友比例来计算他们的相似度：

上式中 out(u) 可以理解为用户u关注的用户合集，因此 out(u) ∩ out(v) 定义了用户u、v共同关注的用户集合。

（2）使用被关注的用户数量来计算用户之间的相似度，只要将公式中的 out(u) 修改为 in(u)：

in(u) 是指关注用户u的集合。在无向社交网络中，in(u)和out(u)是相同的，而在微博这种有向社交网络中，这两个集合的含义就不痛了。一般来说，本方法适合用来计算微博大V之间的相似度，因为大v往往被关注的人数比较多；而方法（1）适用于计算普通用户之间的相似度，因为普通用户往往关注行为比较丰富。

（3）除此之外，还可以定义第三种有向的相似度：这个相似度的含义是用户u关注的用户中，有多大比例也关注了用户v：

这个相似度有一个缺点，就是在该相似度下所有人都和大v有很大的相似度，这是因为公式中的分母并没有考虑 in(v) 的大小，所以可以把 in(v) 加入到上面公式的分母，来降低大v与其他用户的相似度：

上面介绍了3种计算用户之间相似度（或称熟悉度）的计算方法。除了熟悉程度，还需要考虑用户之间的兴趣相似度。我们和父母很熟悉，但很多时候我们和父母的兴趣确不相似，因此也不会喜欢他们喜欢的物品。因此，在度量用户相似度时，还需要考虑兴趣相似度，而兴趣相似度可以通过和UserCF类似的方法度量，即如果两个用户喜欢的物品集合重合度很高，两个用户的兴趣相似度很高。

最后，我们可以通过加权的形式将两种权重合并起来，便得到了各个好有用户的权重了。

有了权重，我们便可以针对用户u挑选k个最相似的用户，把他们购买过的物品中，u未购买过的物品推荐给用户u即可。打分公式如下：

其中 w' 是合并后的权重，score是用户v对物品的打分。

node2vec的整体思路分为两个步骤：第一个步骤是随机游走（random walk），即通过一定规则随机抽取一些点的序列；第二个步骤是将点的序列输入至word2vec模型从而得到每个点的embedding向量。

随机游走在前面基于图的模型中已经介绍过，其主要分为两步：（1）选择起始节点；（2）选择下一节点。起始节点选择有两种方法：按一定规则抽取一定量的节点或者以图中所有节点作为起始节点。一般来说会选择后一种方法以保证所有节点都会被选取到。

在选择下一节点方法上，最简单的是按边的权重来选择，但在实际应用中需要通过广度优先还是深度优先的方法来控制游走范围。一般来说，深度优先发现能力更强，广度优先更能使社区内（较相似）的节点出现在一个路径里。

斯坦福大学Jure Leskovec教授给出了一种可以控制广度优先或者深度优先的方法。

以上图为例，假设第一步是从t随机游走到v，这时候我们要确定下一步的邻接节点。本例中，作者定义了p和q两个参数变量来调节游走，首先计算其邻居节点与上一节点t的距离d，根据下面的公式得到α：

一般从每个节点开始游走5~10次，步长则根据点的数量N游走根号N步。如此便可通过random walk生成点的序列样本。

得到序列之后，便可以通过word2vec的方式训练得到各个用户的特征向量，通过余弦相似度便可以计算各个用户的相似度了。有了相似度，便可以使用基于用户的推荐算法了。

推荐系统需要根据用户的历史行为和兴趣预测用户未来的行为和兴趣，因此大量的用户行为数据就成为推荐系统的重要组成部分和先决条件。如何在没有大量用户数据的情况下设计个性化推荐系统并且让用户对推荐结果满意从而愿意使用推荐系统，就是冷启动问题。

冷启动问题主要分为三类：

针对用户冷启动，下面给出一些简要的方案：

（1）有效利用账户信息。利用用户注册时提供的年龄、性别等数据做粗粒度的个性化；

（2）利用用户的社交网络账号登录（需要用户授权），导入用户在社交网站上的好友信息，然后给用户推荐其好友喜欢的物品；

（3）要求用户在登录时对一些物品进行反馈，手机用户对这些物品的兴趣信息，然后给用推荐那些和这些物品相似的物品；

（4）提供非个性化推荐。非个性化推荐的最简单例子就是热门排行榜，我们可以给用户推荐热门排行榜，然后等到用户数据收集到一定的时候，在切换为个性化推荐。

对于物品冷启动，可以利用新加入物品的内容信息，将它们推荐给喜欢过和他们相似的物品的用户。

对于系统冷启动，可以引入专家知识，通过一定高效的方式快速建立起物品的相关度表。

在上面介绍了一些推荐系统的基础算法知识，这些算法大都是比较经典且现在还在使用的。但是需要注意的是，在实践中，任何一种推荐算法都不是单独使用的，而是将多种推荐算法结合起来，也就是混合推荐系统，但是在这里并不准备介绍，感兴趣的可以查阅《推荐系统》或《推荐系统与深度学习》等书籍。此外，在推荐中非常重要的点击率模型以及基于矩阵的一些排序算法在这里并没有提及，感兴趣的也可自行学习。

虽然现在用的很多算法都是基于深度学习的，但是这些经典算法能够让我们对推荐系统的发展有一个比较好的理解，同时，更重要的一点——“推陈出新”，只有掌握了这些经典的算法，才能提出或理解现在的一些更好地算法。

网络舆情大数据要根据信息导向和主流价值观进行分析。

具体上讲，舆情监测是指整合互联网信息采集技术及信息智能处理技术，通过对互联网海量信息自动抓取、自动分类聚类、主题监测、专题聚焦，实现用户的网络舆情监测和新闻专题追踪等信息需求，形成简报、报告、图表等分析结果，为客户全面掌握群众思想动态，做出正确舆论引导，提供分析依据。

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结构化数据、半结构化数据、结构化数据。

1、结构化数据，如企业用的人事系统、财务系统、ERP系统，这些系统中的数据都是结构化的；

2、半结构化数据，如电子邮件、用windows处理的文字、在网上看到的新闻；

3、结构化数据，如传感器、移动终端、社交网络产生的数据。

从三个方向去预测大数据发展的未来趋势

技术的发展，让这个世界每天都在源源不断地产生数据，随着大数据概念被提出，这个技术逐渐发展成为一个行业，并被不断看好。那么大数据行业的未来发展如何？三个方向预测大数据技术发展未来趋势：

(一)社交网络和物联网技术拓展了数据采集技术渠道

经过行业信息化建设，医疗、交通、金融等领域已经积累了许多内部数据，构成大数据资源的“存量”;而移动互联网和物联网的发展，大大丰富了大数据的采集渠道，来自外部社交网络、可穿戴设备、车联网、物联网及政府公开信息平台的数据将成为大数据增量数据资源的主体。当前，移动互联网的深度普及，为大数据应用提供了丰富的数据源。

另外，快速发展的物联网，也将成为越来越重要的大数据资源提供者。相对于现有互联网数据杂乱无章和价值密度低的特点，通过可穿戴、车联网等多种数据采集终端，定向采集的数据资源更具利用价值。例如，智能化的可穿戴设备经过几年的发展，智能手环、腕带、手表等可穿戴正在走向成熟，智能钥匙扣、自行车、筷子等设备层出穷，国外 Intel、Google、Facebook，国内百度、京东、小米等有所布局。

企业内部数据仍是大数据主要来源，但对外部数据的需求日益强烈。当前，有 32%的企业通过外部购买所获得的数据;只有18%的企业使用政府开放数据。如何促进大数据资源建设，提高数据质量，推动跨界融合流通，是推动大数据应用进一步发展的关键问题之一。

总体来看，各行业都在致力于在用好存量资源的基础之上，积极拓展新兴数据收集的技术渠道，开发增量资源。社交媒体、物联网等大大丰富了数据采集的潜在渠道，理论上，数据获取将变得越来越容易。

(二) 分布式存储和计算技术夯实了大数据处理的技术基础

大数据存储和计算技术是整个大数据系统的基础。

在存储方面，2000 年左右谷歌等提出的文件系统(GFS)、以及随后的 Hadoop 的分布式文件系统 HDFS(Hadoop Distributed File System)奠定了大数据存储技术的基础。

与传统系统相比，GFS/HDFS 将计算和存储节点在物理上结合在一起，从而避免在数据密集计算中易形成的 I/O吞吐量的制约，同时这类分布式存储系统的文件系统也采用了分布式架构，能达到较高的并发访问能力。

在计算方面，谷歌在 2004 年公开的 MapReduce 分布式并行计算技术，是新型分布式计算技术的代表。一个 MapReduce 系统由廉价的通用服务器构成，通过添加服务器节点可线性扩展系统的总处理能力(Scale Out)，在成本和可扩展性上都有巨大的优势。

(三) 深度神经网络等新兴技术开辟大数据分析技术的新时代

大数据数据分析技术，一般分为联机分析处理(OLAP，OnlineAnalytical Processing)和数据挖掘(Data Mining)两大类。

OLAP技术，一般基于用户的一系列假设，在多维数据集上进行交互式的数据集查询、关联等操作(一般使用 SQL 语句)来验证这些假设，代表了演绎推理的思想方法。

数据挖掘技术，一般是在海量数据中主动寻找模型，自动发展隐藏在数据中的模式(Pattern)，代表了归纳的思想方法。

传统的数据挖掘算法主要有：

(1)聚类，又称群分析，是研究(样品或指标)分类问题的一种统计分析方法，针对数据的相似性和差异性将一组数据分为几个类别。属于同一类别的数据间的相似性很大，但不同类别之间数据的相似性很小，跨类的数据关联性很低。企业通过使用聚类分析算法可以进行客户分群，在不明确客户群行为特征的情况下对客户数据从不同维度进行分群，再对分群客户进行特征提取和分析，从而抓住客户特点推荐相应的产品和服务。

(2)分类，类似于聚类，但是目的不同，分类可以使用聚类预先生成的模型，也可以通过经验数据找出一组数据对象的共同点，将数据划分成不同的类，其目的是通过分类模型将数据项映射到某个给定的类别中，代表算法是CART(分类与回归树)。企业可以将用户、产品、服务等各业务数据进行分类，构建分类模型，再对新的数据进行预测分析，使之归于已有类中。分类算法比较成熟，分类准确率也比较高，对于客户的精准定位、营销和服务有着非常好的预测能力，帮助企业进行决策。

(3)回归，反映了数据的属性值的特征，通过函数表达数据映射的关系来发现属性值之间的一览关系。它可以应用到对数据序列的预测和相关关系的研究中。企业可以利用回归模型对市场销售情况进行分析和预测，及时作出对应策略调整。在风险防范、反欺诈等方面也可以通过回归模型进行预警。

传统的数据方法，不管是传统的 OLAP 技术还是数据挖掘技术，都难以应付大数据的挑战。首先是执行效率低。传统数据挖掘技术都是基于集中式的底层软件架构开发，难以并行化，因而在处理 TB 级以上数据的效率低。其次是数据分析精度难以随着数据量提升而得到改进，特别是难以应对非结构化数据。

在人类全部数字化数据中，仅有非常小的一部分(约占总数据量的 1%)数值型数据得到了深入分析和挖掘(如回归、分类、聚类)，大型互联网企业对网页索引、社交数据等半结构化数据进行了浅层分析(如排序)，占总量近 60%的语音、、视频等非结构化数据还难以进行有效的分析。

所以，大数据分析技术的发展需要在两个方面取得突破，一是对体量庞大的结构化和半结构化数据进行高效率的深度分析，挖掘隐性知识，如从自然语言构成的文本网页中理解和识别语义、情感、意图等;二是对非结构化数据进行分析，将海量复杂多源的语音、图像和视频数据转化为机器可识别的、具有明确语义的信息，进而从中提取有用的知识。

目前来看，以深度神经网络等新兴技术为代表的大数据分析技术已经得到一定发展。

神经网络是一种先进的人工智能技术，具有自身自行处理、分布存储和高度容错等特性，非常适合处理非线性的以及那些以模糊、不完整、不严密的知识或数据，十分适合解决大数据挖掘的问题。

典型的神经网络模型主要分为三大类：第一类是以用于分类预测和模式识别的前馈式神经网络模型，其主要代表为函数型网络、感知机;第二类是用于联想记忆和优化算法的反馈式神经网络模型，以 Hopfield的离散模型和连续模型为代表。第三类是用于聚类的自组织映射方法，以 ART 模型为代表。不过，虽然神经网络有多种模型及算法，但在特定领域的数据挖掘中使用何种模型及算法并没有统一的规则，而且人们很难理解网络的学习及决策过程。

随着互联网与传统行业融合程度日益加深，对于 web 数据的挖掘和分析成为了需求分析和市场预测的重要段。Web 数据挖掘是一项综合性的技术，可以从文档结构和使用集合中发现隐藏的输入到输出的映射过程。

目前研究和应用比较多的是 PageRank 算法。PageRank是Google算法的重要内容，于2001年9月被授予美国专利，以Google创始人之一拉里·佩奇(Larry Page)命名。PageRank 根据网站的外部链接和内部链接的数量和质量衡量网站的价值。这个概念的灵感，来自于学术研究中的这样一种现象，即一篇论文的被引述的频度越多，一般会判断这篇论文的权威性和质量越高。

需要指出的是，数据挖掘与分析的行业与企业特点强，除了一些最基本的数据分析工具外，目前还缺少针对性的、一般化的建模与分析工具。各个行业与企业需要根据自身业务构建特定数据模型。数据分析模型构建的能力强弱，成为不同企业在大数据竞争中取胜的关键。