Python利用协同过滤构建电商推荐系统的完整流程【技巧】

舞夢輝影
发布: 2025-12-18 11:08:02
原创
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协同过滤推荐系统以用户行为数据驱动,核心步骤包括:清洗交互日志为用户-商品-强度三元组,构建加权稀疏矩阵并降维,用Annoy/Faiss加速相似度检索,融合User-CF与Item-CF结果(70%:20%:10%热门新品),上线前需多样性控制、业务规则约束及AB测试验证CTR与GMV占比。

python利用协同过滤构建电商推荐系统的完整流程【技巧】

用Python做协同过滤推荐系统,核心是“用户行为数据驱动”,不是靠商品内容,而是靠用户和商品之间的交互关系(比如点击、加购、下单)来发现相似用户或相似商品。流程不复杂但容易忽略细节,下面按实际开发顺序讲清楚关键步骤。

准备高质量的用户-商品交互数据

协同过滤只认“谁对什么做了什么”,所以原始日志要规整成三列:用户ID、商品ID、行为强度(如评分、购买次数、停留时长等)。没有显式评分?可以用隐式反馈建模——比如购买记为1,加购记为0.8,浏览记为0.3。

  • 清洗掉异常用户(单日操作超500次)、测试账号、爬虫流量
  • 过滤低频商品(被交互少于5次的直接剔除,减少稀疏性)
  • 把时间戳转为权重(最近7天行为权重×1.5,前一周×1.2,更早×1.0)

构建用户-商品矩阵并处理稀疏问题

用scikit-learn的sparse.csr_matrix构造矩阵,别用普通二维数组——百万级用户+十万级商品下内存直接爆掉。行是用户,列是商品,值是加权行为分。

  • 对每行做L2归一化(让不同活跃度用户的向量可比)
  • TruncatedSVD降维到300维左右(保留90%能量),缓解冷启动和噪声
  • 不用余弦相似度硬算全量用户对?改用AnnoyFaiss建索引,查Top-K相似用户快10倍以上

实现两种协同过滤并融合结果

用户协同(User-CF)适合“找同类人爱啥”,物品协同(Item-CF)更稳、易解释、线上响应快。实际业务中建议两者都跑,再加权融合。

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  • User-CF:先找与目标用户最相似的50个用户,聚合他们交互过但目标没碰过的商品,按相似度×行为强度加权打分
  • Item-CF:离线预计算商品相似度矩阵(用改进的余弦或Jaccard),线上实时查目标用户历史商品的Top-N相似品,去重后按热度/时效性重排序
  • 融合技巧:Item-CF结果占70%,User-CF占20%,再加10%热门新品(避免推荐池僵化)

上线前必须做的三件事

模型离线AUC高≠线上好用。真实场景里,多样性、新颖性、商业目标(比如拉新、清库存)一样重要。

  • 加多样性控制:用MMR(Maximal Marginal Relevance)对候选集重排,避免连推5个同款手机壳
  • 加入业务规则白名单/黑名单:例如“孕妇奶粉”不推给男性用户,“临期商品”只推给复购率>30%的老客
  • AB测试盯两个指标:CTR提升幅度 + “推荐位GMV占比”(不能光点不买)

基本上就这些。代码层面用surprise库快速验证算法,生产环境用lightfm或自研PySpark pipeline。关键是别迷信“准确率”,推荐系统的终点是用户愿意继续逛下去。

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