初识推荐算法
算法背景
推荐系统是根据用户的浏览习惯，确定用户的兴趣，通过发掘用户的行为，将合适的信息推荐给用户，满足用户的个性化需求，帮助用户找到对他胃口但是不易找到的信息或商品。
推荐系统在互联网和传统行业中都有着大量的应用。在互联网行业，几乎所有的互联网平台都应用了推荐系统，如资讯新闻/影视剧/知识社区的内容推荐、电商平台的商品推荐等；在传统行业中，有些用于企业的营销环节，如银行的金融产品推荐、保险公司的保险产品推荐等。根据QM报告，以推荐系统技术为核心的短视频行业在2019年的用户规模已超8.2亿，市场规模达2千亿，由此可见这项技术在现代社会的经济价值。
推荐系统的基本概念
构建推荐系统本质上是要解决“5w”的问题。如下图示例，当用户在晚间休闲，上网阅读小说时，在阅读的军事小说下方，向他推荐三国志游戏，并给出推荐理由“纸上谈兵不如亲身实践”。
这是一个较好的推荐案例，很多军迷用户会下载游戏试玩。但反之，如果在用户白天开会投屏时，弹出提示框向用户推荐“巴厘岛旅游”，会给在场的同事留下不认真工作的印象，用户也会非常的恼火。可见，除了向谁（Who）推荐什么（What）之外，承载推荐的产品形式（Where）和推荐时机（When）也非常重要。
另外给出推荐理由（Why）会对推荐效果产生帮助吗？ 答案是肯定的。心理学家艾伦·兰格做过一个“合理化行为”的实验，发现在提供行动理由的情况下，更容易说服人们采取行动，因为人们会认为自己是“合乎逻辑”的人。
艾伦设计了排队打印的场景，一个实验者想要插队，通过不同的请求方式，观测插队成功的概率。他做了三组实验： 第一组：请求话术“打搅了，我有5页资料要复印，能否让我先来？”，有60%的成功概率。 第二组：请求话术中加入合理的理由“因为……（如赶时间）”，成功率上升到94%。 第三组：请求话术变成无厘头的理由“我能先用下复印机吗？因为我有东西要印。”，成功率仅略有下降，达到93%。
由此可见，哪怕我们提供一个不太靠谱的推荐理由，用户接受推荐的概率都会大大提高。
虽然完整的推荐系统需要考虑“5w”问题，但向谁（who）推荐什么(what)是问题的核心。所以，初识介算法的话，就介绍一个解决这两个核心问题的推荐系统吧。 使用的数据和推荐任务如下图所示，已知用户对部分内容的评分（偏好），推测他们对未评分内容的评分，并据此进行推荐。
哪些信息可以用于推荐
图中蕴含的数据可以分为三种：
- 每个用户的不同特征，如性别、年龄；
- 物品的各种描述属性，如品牌、品类；
- 用户对部分物品的兴趣表达，即用户与物品的关联数据，如历史上的评分、评价、点击行为和购买行为。
结合这三种信息可以形成类似“女性A 喜欢 LV包”这样的表达。
基于3的关联信息，人们设计了“协同过滤的推荐算法”。 基于2的内容信息，设计出“基于内容的推荐算法”。 现在的推荐系统普遍同时利用这三种信息，下面我们就来看看这些方法的原理。
常用的推荐系统算法
常用的推荐系统算法实现方案有三种：
- 协同过滤推荐（Collaborative Filtering Recommendation）：该算法的核心是分析用户的兴趣和行为，利用共同行为习惯的群体有相似喜好的原则，推荐用户感兴趣的信息。兴趣有高有低，算法会根据用户对信息的反馈（如评分）进行排序，这种方式在学术上称为协同过滤。协同过滤算法是经典的推荐算法，经典意味着简单、好用。协同过滤算法又可以简单分为两种： a)基于用户的协同过滤：根据用户的历史喜好分析出相似兴趣的人，然后给用户推荐其他人喜欢的物品。假如小李，小张对物品A、B都给了十分好评，那么可以认为小李、小张具有相似的兴趣爱好，如果小李给物品C十分好评，那么可以把C推荐给小张，可简单理解为“人以类聚”。 b)基于物品的协同过滤：根据用户的历史喜好分析出相似物品，然后给用户推荐同类物品。比如小李对物品A、B、C给了十分好评，小王对物品A、C给了十分好评，从这些用户的喜好中分析出喜欢A的人都喜欢C，物品A、C是相似的，如果小张给了A好评，那么可以把C也推荐给小张，可简单理解为“物以群分”。
- 基于内容过滤推荐（Content-based Filtering Recommendation）：基于内容的过滤是信息检索领域的重要研究内容，是更为简单直接的算法，该算法的核心是衡量出两个物品的相似度。首先对物品或内容的特征作出描述，发现其相关性，然后基于用户以往的喜好记录，推荐给用户相似的物品。比如，小张对物品A感兴趣，而物品A和物品C是同类物品，可以把物品C也推荐给小张。
- 组合推荐（Hybrid Recommendation）：以上算法各有优缺点，比如基于内容的过滤推荐是基于物品建模，在系统启动初期往往有较好的推荐效果，但是没有考虑用户群体的关联属性；协同过滤推荐考虑了用户群体喜好信息，可以推荐内容上不相似的新物品，发现用户潜在的兴趣偏好，但是这依赖于足够多且准确的用户历史信息。所以，实际应用中往往不只采用某一种推荐方法，而是通过一定的组合方法将多个算法混合在一起，以实现更好的推荐效果，比如加权混合、分层混合等。具体选择哪种方式和应用场景有很大关系。
