Alternating Least Squares(ASL) for Implicit Feedback Datasets的数学推导以及用Python实现
近期在看CF的相关论文,《Collaborative Filtering for Implicit Feedback Datasets》思想非常好,非常easy理解。可是从目标函数
是怎样推导出Xu和Yi的更新公式的推导过程却没有非常好的描写叙述。所以以下写一下
推导:
首先对Xu求导:
当中Y是item矩阵,n*f维,每一行是一个item_vec,C^u是n*n维的对角矩阵。
对角线上的每个元素是c_ui,P(u)是n*1的列向量,它的第i个元素为p_ui。
然后令导数=0,可得:
因为x_u和y_i在目标函数中是对称的。所以非常easy得到:
当中X是user矩阵,m*f维度,每一行是一个user_vec,C^i是m*m的对角矩阵。对角线上的每个元素是c_ui。P(i)是m*1的列向量。它的第u和元素是p_ui
然后令导数=0,可得:
以下是论文算法思想的Python实现:
import numpy as np
import scipy.sparse as sparse
from scipy.sparse.linalg import spsolve
import time
def load_matrix(filename, num_users, num_items):
t0 = time.time()
counts = np.zeros((num_users, num_items))
total = 0.0
num_zeros = num_users * num_items
'''假设要对一个列表或者数组既要遍历索引又要遍历元素时。能够用enumerate,当传入參数为文件时,索引为
行号,元素相应的一行内容'''
for i, line in enumerate(open(filename, 'r')):
#strip()去除最前面和最后面的空格
user, item, count = line.strip().split('\t')
user = int(user)
item = int(item)
count = float(count)
if user >= num_users:
continue
if item >= num_items:
continue
if count != 0:
counts[user, item] = count
total += count
num_zeros -= 1
if i % 100000 == 0:
print 'loaded %i counts...' % i
#数据导入完成后计算稀疏矩阵中零元素个数和非零元素个数的比例,记为alpha
alpha = num_zeros / total
print 'alpha %.2f' % alpha
counts *= alpha
#用CompressedSparse Row Format将稀疏矩阵压缩
counts = sparse.csr_matrix(counts)
t1 = time.time()
print 'Finished loading matrix in %f seconds' % (t1 - t0)
return counts
class ImplicitMF():
def __init__(self, counts, num_factors=40, num_iterations=30,
reg_param=0.8):
self.counts = counts
self.num_users = counts.shape[0]
self.num_items = counts.shape[1]
self.num_factors = num_factors
self.num_iterations = num_iterations
self.reg_param = reg_param
def train_model(self):
#创建user_vectors和item_vectors,他们的元素~N(0,1)的正态分布
self.user_vectors = np.random.normal(size=(self.num_users,
self.num_factors))
self.item_vectors = np.random.normal(size=(self.num_items,
self.num_factors))
'''要生成非常大的数字序列的时候,用xrange会比range性能优非常多,
因为不须要一上来就开辟一块非常大的内存空间,这两个基本上都是在循环的时候用'''
for i in xrange(self.num_iterations):
t0 = time.time()
print 'Solving for user vectors...'
self.user_vectors = self.iteration(True, sparse.csr_matrix(self.item_vectors))
print 'Solving for item vectors...'
self.item_vectors = self.iteration(False, sparse.csr_matrix(self.user_vectors))
t1 = time.time()
print 'iteration %i finished in %f seconds' % (i + 1, t1 - t0)
def iteration(self, user, fixed_vecs):
#相当于C的三木运算符。if user=True num_solve = num_users,反之为num_items
num_solve = self.num_users if user else self.num_items
num_fixed = fixed_vecs.shape[0]
YTY = fixed_vecs.T.dot(fixed_vecs)
eye = sparse.eye(num_fixed)
lambda_eye = self.reg_param * sparse.eye(self.num_factors)
solve_vecs = np.zeros((num_solve, self.num_factors))
t = time.time()
for i in xrange(num_solve):
if user:
counts_i = self.counts[i].toarray()
else:
#假设要求item_vec,counts_i为counts中的第i列的转置
counts_i = self.counts[:, i].T.toarray()
''' 原论文中c_ui=1+alpha*r_ui,可是在计算Y’CuY时为了减少时间复杂度,利用了
Y'CuY=Y'Y+Y'(Cu-I)Y,因为Cu是对角矩阵,其元素为c_ui,即1+alpha*r_ui。
所以Cu-I也就是对角元素为alpha*r_ui的对角矩阵'''
CuI = sparse.diags(counts_i, [0])
pu = counts_i.copy()
#np.where(pu != 0)返回pu中元素不为0的索引,然后将这些元素赋值为1,不知道这里为什么要赋值为1?
pu[np.where(pu != 0)] = 1.0
YTCuIY = fixed_vecs.T.dot(CuI).dot(fixed_vecs)
YTCupu = fixed_vecs.T.dot(CuI + eye).dot(sparse.csr_matrix(pu).T)
xu = spsolve(YTY + YTCuIY + lambda_eye, YTCupu)
solve_vecs[i] = xu
if i % 1000 == 0:
print 'Solved %i vecs in %d seconds' % (i, time.time() - t)
t = time.time()
return solve_vecs
Alternating Least Squares(ASL) for Implicit Feedback Datasets的数学推导以及用Python实现的更多相关文章
- 【论文笔记】 Denoising Implicit Feedback for Recommendation
Denoising Implicit Feedback for Recommendation Authors: 王文杰,冯福利,何向南,聂礼强,蔡达成 WSDM'21 新加坡国立大学,中国科学技术大学 ...
- 【RS】Using graded implicit feedback for bayesian personalized ranking - 使用分级隐式反馈来进行贝叶斯个性化排序
[论文标题]Using graded implicit feedback for bayesian personalized ranking (RecSys '14 recsys.ACM ) [论文 ...
- 【RS】BPR:Bayesian Personalized Ranking from Implicit Feedback - BPR:利用隐反馈的贝叶斯个性化排序
[论文标题]BPR:Bayesian Personalized Ranking from Implicit Feedback (2012,Published by ACM Press) [论文作者]S ...
- spark MLlib 概念 6:ALS(Alternating Least Squares) or (ALS-WR)
Large-scale Parallel Collaborative Filtering for the Netflix Prize http://www.hpl.hp.com/personal/Ro ...
- 【论文笔记】Leveraging Post-click Feedback for Content Recommendations
Leveraging Post-click Feedback for Content Recommendations Authors: Hongyi Wen, Longqi Yang, Deborah ...
- 阿基米德项目ALS矩阵分解算法应用案例
转自:https://github.com/ceys/jdml/wiki/ALS 阿基米德项目ALS矩阵分解算法应用案例 编写人:ceys/youyis 最后更新时间:2014.5.12 一.算法描述 ...
- MLlib-协同过滤
协同过滤 显示vs隐式反馈 参数调整 实例 教程 协同过滤 协同过滤是推荐系统的常用方法.可以填充user-item相关矩阵中的缺失值.MLlib支持基于模型的协同过滤,即使用能够预测缺失值的一个隐藏 ...
- 共轭梯度法求解协同过滤中的 ALS
协同过滤是一类基于用户行为数据的推荐方法,主要是利用已有用户群体过去的行为或意见来预测当前用户的偏好,进而为其产生推荐.能用于协同过滤的算法很多,大致可分为:基于最近邻推荐和基于模型的推荐.其中基于最 ...
- 推荐系统-协同过滤在Spark中的实现
作者:vivo 互联网服务器团队-Tang Shutao 现如今推荐无处不在,例如抖音.淘宝.京东App均能见到推荐系统的身影,其背后涉及许多的技术.本文以经典的协同过滤为切入点,重点介绍了被工业界广 ...
随机推荐
- 图解Javascript——执行上下文
什么是执行上下文? 执行上下文(Execution Context)是ECMAScript规范中用来描述 JavaScript 代码执行的抽象概念,规定了当前代码执行的环境(当前执行代码片段中的变量. ...
- Django使用普通表单、Form、以及modelForm操作数据库方式总结
Django使用普通表单.Form.以及modelForm操作数据库主要应用于增删该查的情景下,流程通用如下,只是实现方式不一样: 进入填写表单页面: 在表单页面填写信息,并提交: 表单数据验证 验证 ...
- Linux命令之ps
ps [选项] 报告当前进程状态.ps显示有关选择的活动进程的信息.如果要重复更新选择和显示的信息,请使用top.ps命令可以搭配kill随时中断.删除不必要的程序.ps命令是最基本同时也是非常强大的 ...
- 复制对象 copy 与mutable copy
转载 : http://blog.csdn.net/u010962810/article/details/18887841 通过copy方法可以创建可变对象或不可变对象的不可变副本,对于不可 ...
- 【并查集】【set】AtCoder - 2159 - 連結 / Connectivity
Problem Statement There are N cities. There are also K roads and L railways, extending between the c ...
- 【最近公共祖先】【树链剖分】CODEVS 1036 商务旅行
树链剖分求lca模板.O(log(n)),就是不倍增嘛~ #include<cstdio> #include<algorithm> using namespace std; # ...
- 7.1(java学习笔记)InetAddress&InetScoketAddress
一.InetAddress 这个类主要表示IP地址.InetAddress封装了IP地址和域名.域名可以看做IP地址的一个别称,起这个别称的目的是为了便于记忆. 例如www.baidu.com 就是1 ...
- 使用jmatio读写matlab数据文件
/** * Created by hfz on 2016/2/23. */ import com.jmatio.io.*; import com.jmatio.types.MLDouble; impo ...
- 阿里云乌班图16配置-PHP环境(包括mysql及apache安装)
1. 安装apache apt-get update apt-get install apache2 service apache2 restart 通过浏览器访问服务器的IP,如果出现Apac ...
- [Bug]CS0016: 未能写入输出文件“c:\Windows\Microsoft.NET\Framework\v4.0.30319\Temp
win7中安装asp.net的问题 编译器错误信息: CS0016: 未能写入输出文件问题解决办法 编译错误 说明: 在编译向该请求提供服务所需资源的过程中出现错误.请检查下列特定错误详细信息并适当地 ...