考慮Mean Shift用戶聚類的云服務(wù)推薦

王著鑫，耿秀麗，王龍羽，王婉婷

（上海理工大學(xué)管理學(xué)院，上海 200093）

0 引言

云計(jì)算是并行處理、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和分布式計(jì)算等技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。云服務(wù)以云計(jì)算為基礎(chǔ)，向用戶提供按需、可計(jì)量的服務(wù)。由于云服務(wù)成本低、效率高，受到了越來越多企業(yè)和個(gè)人的青睞。云服務(wù)市場的迅速發(fā)展使得云服務(wù)種類呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)。雖然用戶有了更多的選擇，但也增加了用戶選擇符合自身需求的難度，這影響的不僅僅是用戶，對(duì)云服務(wù)提供商的切身利益也造成很大影響。云服務(wù)市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大必然導(dǎo)致競爭者變得愈來愈多，云服務(wù)提供商為了提高自身競爭力，除了要改善云服務(wù)質(zhì)量，還要將云服務(wù)高效而精準(zhǔn)地推薦給用戶。因此，快速推薦用戶所需的云服務(wù)具有重要研究意義。

云服務(wù)推薦研究不斷深入，模糊TOPSIS時(shí)變權(quán)重二次量化云服務(wù)推薦、CSRA云服務(wù)推薦算法、基于偏好信息和信任的云服務(wù)推薦模型等方法不斷提出，在一定程度上滿足了用戶和云服務(wù)提供商需求。但是現(xiàn)有的云服務(wù)推薦方法依然在推薦效率、數(shù)據(jù)稀疏性、用戶評(píng)分主觀性等方面存在問題。如文獻(xiàn)［6］通過綜合考慮云服務(wù)的信譽(yù)度和穩(wěn)定性方法來提高推薦精度，但是忽略了算法的執(zhí)行時(shí)間。當(dāng)用戶數(shù)量較大時(shí)，該算法效率低的劣勢(shì)就會(huì)突顯；文獻(xiàn)［7］采用結(jié)合信任的混雜社會(huì)網(wǎng)絡(luò)來緩解矩陣稀疏性問題。可是該方法計(jì)算過程復(fù)雜，不適合用來處理大數(shù)據(jù)；文獻(xiàn)［8］側(cè)重于處理數(shù)據(jù)稀疏性和冷啟動(dòng)問題，卻沒有考慮到用戶評(píng)分的主觀性會(huì)降低推薦精度。

針對(duì)推薦效率問題，文獻(xiàn)［9］通過并行化Spark上CAQGS的分區(qū)操作來縮短算法的執(zhí)行時(shí)間。該方法不是在算法本身上進(jìn)行優(yōu)化，而是通過調(diào)用平臺(tái)的方式提高推薦效率，所以不具有普適性；文獻(xiàn)［10］采用加權(quán)的SK-means聚類方法有效降低了算法的時(shí)間復(fù)雜度，但是SK-means聚類中心的數(shù)量和初始聚類中心的位置選取對(duì)聚類效果影響很大。而基于密度的聚類算法Mean Shift不需要人為地確定聚類中心的數(shù)量和初始聚類中心位置，它可根據(jù)數(shù)據(jù)的密度分布自動(dòng)選擇聚類的數(shù)量。同時(shí)Mean Shift聚類算法計(jì)算量小、執(zhí)行速度快且較穩(wěn)定，因此本文使用Mean Shift聚類算法來提高推薦效率。面對(duì)龐大的項(xiàng)目數(shù)量，不可能每個(gè)用戶對(duì)每個(gè)項(xiàng)目都進(jìn)行評(píng)價(jià)，由此產(chǎn)生的稀疏數(shù)據(jù)會(huì)降低推薦精度。針對(duì)數(shù)據(jù)稀疏性問題，文獻(xiàn)［12］使用HOSVD對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維，以緩解稀疏性，但是降維的方法會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不可解釋；文獻(xiàn)［13］認(rèn)為MF-LOD可以有效解決數(shù)據(jù)稀疏問題，但該方法過程較為繁瑣，增加了一定的時(shí)間復(fù)雜度。灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)不會(huì)改變數(shù)據(jù)的原有屬性，而且計(jì)算量小，不受數(shù)據(jù)量的約束，因此本文采用灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)計(jì)算用戶間的灰色關(guān)聯(lián)度以預(yù)測(cè)空缺數(shù)據(jù)；由于用戶對(duì)項(xiàng)目打分存在一定的主觀性，文獻(xiàn)［14］提出一種基于云模型的主觀信任量化評(píng)價(jià)方法，使用主觀信任云的期望和超熵對(duì)信任客體信用度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)；文獻(xiàn)［15］提出一種基于信任鏈的信任評(píng)價(jià)模型，通過評(píng)價(jià)模型識(shí)別惡意節(jié)點(diǎn)，減少不必要的損失。但文獻(xiàn)［14］和文獻(xiàn)［15］都只解決了用戶主觀信任的模糊性問題，忽略了用戶興趣差異問題。而信任云混合算法是一種信任云和興趣特征相結(jié)合的方法，它既處理了用戶主觀信任的模糊性問題，又解決了用戶偏好不一的問題，因此本文采用信任云混合算法來處理用戶評(píng)分的主觀性。

上述方法中，灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)和信任云混合算法都只考慮了如何提高推薦精度，卻忽略了推薦效率的重要性，在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)這些方法就會(huì)顯得捉襟見肘。因此，本文提出基于Mean Shift聚類算法的云服務(wù)推薦。該方法在灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)和信任云混合算法基礎(chǔ)上融入聚類算法MeanShift。通過采用MeanShift算法將灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，然后計(jì)算類簇內(nèi)目標(biāo)用戶與其他用戶間興趣特征相似度與信任相似度加權(quán)得到的綜合相似度，并采用top-N算法將近鄰用戶的云服務(wù)方案推薦給目標(biāo)用戶。由于聚類后只需要考慮與目標(biāo)用戶同類簇的用戶數(shù)據(jù)即可，因此很大程度上縮短了算法的執(zhí)行時(shí)間，提高了云服務(wù)的推薦效率。本文算法主要有3點(diǎn)貢獻(xiàn)，具體如下：

（1）在數(shù)據(jù)預(yù)處理階段通過灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)彌補(bǔ)數(shù)據(jù)稀疏性。

（2）為目標(biāo)用戶推薦云服務(wù)前采用Mean Shift算法將用戶進(jìn)行聚類，只保留與目標(biāo)用戶同類簇的數(shù)據(jù)，以提高算法推薦效率。

（3）采用信任云混合算法消除用戶評(píng)分的主觀性影響，更精確地為目標(biāo)用戶推薦適合的云服務(wù)。

1 研究框架

由于云服務(wù)市場的迅猛發(fā)展，云服務(wù)提供商和用戶數(shù)量眾多，各種各樣的云服務(wù)質(zhì)量也參差不齊。面對(duì)海量的數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的云服務(wù)推薦算法不能及時(shí)有效地為用戶匹配適合的云服務(wù)。而本文提出的基于Mean Shift的云服務(wù)推薦可在保證一定推薦精度的基礎(chǔ)上大大提高推薦效率，并且數(shù)據(jù)量越大效果越明顯。首先采用灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)彌補(bǔ)數(shù)據(jù)空缺值，然后利用Mean Shift算法將用戶進(jìn)行聚類。流程是先根據(jù)數(shù)據(jù)密度分布對(duì)所有用戶進(jìn)行訪問，而后計(jì)算用戶在各個(gè)類簇中出現(xiàn)的累計(jì)頻數(shù)，并將其劃分到累計(jì)頻數(shù)最大的類簇中。因?yàn)樵诮酉聛韺ふ医徲脩魰r(shí)只需考慮目標(biāo)用戶所在類簇的數(shù)據(jù)即可，所以大大縮短了算法的執(zhí)行時(shí)間。最后計(jì)算類簇內(nèi)目標(biāo)用戶與其他用戶的綜合相似度，并采用top-N算法將最佳云服務(wù)方案推薦給目標(biāo)用戶。本文思路架構(gòu)如圖1所示。

2 采用灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)填充稀疏數(shù)據(jù)

一般收集到的數(shù)據(jù)都是不完整的，存在一定量的空值，但這樣的數(shù)據(jù)并不是無效數(shù)據(jù)，只是信息不夠完整，可以采用灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)進(jìn)行填充，以彌補(bǔ)數(shù)據(jù)稀疏性。灰色關(guān)聯(lián)分析是灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)的核心，其基本原理是依據(jù)數(shù)列曲線幾何形狀的相似程度判斷其聯(lián)系是否緊密。曲線越相似，對(duì)應(yīng)數(shù)列間的關(guān)聯(lián)度就越大。不論數(shù)據(jù)量多還是少，數(shù)據(jù)有規(guī)律還是無規(guī)律，灰色關(guān)聯(lián)分析都同樣有效，其流程如下：先將原始數(shù)據(jù)區(qū)分為待估數(shù)列和比較數(shù)列并無綱量化處理，之后計(jì)算待估數(shù)列和比較數(shù)列的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度，最后依據(jù)關(guān)聯(lián)度大小將比較序列排序并進(jìn)行分析。而灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)則是利用灰色關(guān)聯(lián)分析得到的灰色關(guān)聯(lián)度預(yù)測(cè)用戶對(duì)云服務(wù)的評(píng)分，其計(jì)算過程如下：

將每個(gè)使用過云服務(wù)的用戶

U

對(duì)云服務(wù)方案

F

={

F

，

F

，

F

，...，

F

}的評(píng)分

r

表示為一個(gè)數(shù)列，其中

i

=1，2，3，…，

m

，

j

=1，2，3，…，

n

，則待估數(shù)列和比較數(shù)列分別表示如下：

Fig.1 block diagram of this paper圖1 本文框架

由于存在量綱的影響，需要在計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)之前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，其計(jì)算公式如下：

其中，

Y

是由評(píng)分

r

標(biāo)準(zhǔn)化后得到的標(biāo)準(zhǔn)值，

X

(

i

)表示第

i

個(gè)云服務(wù)用戶對(duì)云服務(wù)方案的評(píng)分均值。將標(biāo)準(zhǔn)值

Y

表示為一個(gè)數(shù)列，則待估數(shù)列和比較數(shù)列分別如式（5）和式（6）所示：

Y

(

k

)和

Y

(

k

)都是所對(duì)應(yīng)數(shù)列的第

k

個(gè)元素的值，則待估數(shù)列和比較數(shù)列的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)表示為：

在灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)中，評(píng)分矩陣為

R

=(

r

)，則云服務(wù)用戶間所對(duì)應(yīng)的灰色關(guān)聯(lián)度為：

根據(jù)目標(biāo)用戶

U

的近鄰集，預(yù)測(cè)用戶

U

對(duì)云服務(wù)

F

的評(píng)分，計(jì)算公式如下：

3 基于聚類的用戶信任云和用戶興趣的綜合方案匹配

通過灰色關(guān)聯(lián)度預(yù)測(cè)法對(duì)空缺數(shù)據(jù)進(jìn)行彌補(bǔ)后得到完整的云服務(wù)評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)。為提高算法執(zhí)行速度，采用均值漂移算法MeanShift將云服務(wù)用戶進(jìn)行聚類，之后在計(jì)算目標(biāo)用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)只考慮目標(biāo)用戶所在類簇中云服務(wù)用戶的數(shù)據(jù)即可。在推薦云服務(wù)過程中，一方面存在用戶主觀信任的模糊性，另一方面用戶的偏好不一可能導(dǎo)致打分過高或者過低。本文綜合考慮基于信任云的用戶相似度和用戶興趣特征相似度來保證推薦結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.1 均值漂移算法Mean Shift

聚類算法和傳統(tǒng)云服務(wù)推薦算法的結(jié)合有助于提高云服務(wù)推薦效率，而且數(shù)據(jù)量越大效果越明顯。本文采用的聚類算法Mean Shift可以自動(dòng)選擇聚類數(shù)量，并且計(jì)算量小、運(yùn)算速度快、比較穩(wěn)定。其基本原理是先計(jì)算出當(dāng)前質(zhì)心的漂移向量，根據(jù)漂移向量將質(zhì)心移動(dòng)到新的位置，然后以此為新的起始點(diǎn)繼續(xù)計(jì)算漂移向量并移動(dòng)直到收斂。從每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)出發(fā)都可以進(jìn)行該操作，在這個(gè)過程中統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)在領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)次數(shù)，最后將該參數(shù)作為分類依據(jù)。均值漂移向量

M

(

X

)計(jì)算公式如下：

其中，

X

表示空間中的數(shù)據(jù)點(diǎn)，

S

表示半徑為

h

的球狀領(lǐng)域，在這

m

個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)

X

中有

K

個(gè)點(diǎn)落入

S

區(qū)域中，數(shù)據(jù)點(diǎn)

X

位于

S

領(lǐng)域的中心位置。

Fig.2 Mean Shift algorithm clustering process圖2 Mean Shift算法聚類過程

均值漂移算法Mean Shift聚類過程及迭代過程如圖2所示。

Mean Shift聚類算法如下：

輸入：數(shù)據(jù)集N，球狀領(lǐng)域半徑h。

輸出：K個(gè)聚類中心，樣本點(diǎn)所屬類簇。

（1）隨機(jī)選擇一個(gè)沒有被分類的點(diǎn)作為初始質(zhì)心點(diǎn)

X

。（2）標(biāo)定以

X

為中心半徑為

h

的球狀領(lǐng)域中的點(diǎn)

X

屬于類簇C，并且更新這些點(diǎn)在該類簇中出現(xiàn)的累計(jì)頻數(shù)加1。（3）根據(jù)式（11）求漂移向量

M

(

X

)。

（6）重復(fù)步驟（1）、（2）、（3）、（4）（5）直到所有的點(diǎn)都被分類。

（7）獲取每個(gè)點(diǎn)在各個(gè)類簇中出現(xiàn)的累計(jì)頻數(shù)，將累計(jì)頻數(shù)最大的點(diǎn)劃分到對(duì)應(yīng)類簇中。如果迭代收斂時(shí)有兩個(gè)類簇的質(zhì)心距離小于h，就將它們合并成一個(gè)類簇，并且類簇內(nèi)點(diǎn)的累計(jì)頻數(shù)也進(jìn)行合并。否則，把他們看作不同的類簇。

聚類算法Mean Shift可以自動(dòng)遍歷每個(gè)用戶，并記錄每個(gè)用戶在各個(gè)類簇中出現(xiàn)的累計(jì)頻數(shù)，依據(jù)累計(jì)頻數(shù)最大原則將用戶分類。據(jù)此，可以找到目標(biāo)用戶所屬類簇，以及獲取類簇中所有用戶的數(shù)據(jù)。后續(xù)在尋找近鄰集并為目標(biāo)用戶推薦云服務(wù)時(shí)可以摒棄冗余信息，只考慮目標(biāo)用戶所屬類簇的數(shù)據(jù)即可，從而有效提高推薦效率。

3.2 信任云構(gòu)建

推薦信任和直接信任是信任關(guān)系的重要組成部分，不論哪一種都存在著主觀性和不確定性，但可以依據(jù)經(jīng)驗(yàn)將其拆成多個(gè)信任等級(jí)。因?yàn)檎蛟剖且环N將定性概念轉(zhuǎn)化為定量描述的模型，所以本文考慮通過正向云將用戶對(duì)云服務(wù)的評(píng)分轉(zhuǎn)換成云滴，進(jìn)而生成信任云。正向云、信任云、信任等級(jí)劃分以及信任云匹配的定義如下：

定義2

信任云是通過正向云將定性概念轉(zhuǎn)化成云滴，將信任度空間

T

=[0，1]表示為云的定量論域，

x

∈

T

是定性概念上的定量信任評(píng)價(jià)，也是對(duì)應(yīng)隸屬度

μ

(

x

)約束的隨機(jī)數(shù)。信任云的定性概念可以用

C

(

E

，

E

，

He

)表示，其中

E

是信任云的期望，

E

是信任云的熵，反映了云滴的離散程度，

He

是超熵，描述了信任云的厚度。

定義3

信任度空間是由信任等級(jí)組合而成，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和問卷調(diào)查可以將信任度空間設(shè)置成如下模型：

獲取信任云定性表示的方法有很多，本文采用綜合評(píng)價(jià)法，即專家經(jīng)驗(yàn)和問卷結(jié)合的方法。該方法可以有效獲取信任空間中定性概念的信任云、信任等級(jí)的劃分以及信任依賴度

θ

，其中信任依賴度

θ

用信任等級(jí)區(qū)間的平均值表示。

Fig.3 Trust cloud matching圖3 信任云匹配

計(jì)算某云服務(wù)用戶的信任云相似度時(shí)，首先計(jì)算它與其它用戶的信任云相似度，然后求取均值并將其作為該云服務(wù)用戶的最終相似度，記為

φ

。而

φ

所在

f

(

x

)中區(qū)間的均值即為該區(qū)間信任度的權(quán)重即信任依賴度

θ

。

3.3 匹配模型

如果只考慮信任云，推薦結(jié)果會(huì)受主觀因素的干擾而與實(shí)際不符。為了提高算法質(zhì)量，還要將用戶興趣納入模型中。根據(jù)專家意見，確定云服務(wù)用戶興趣程度以及相應(yīng)權(quán)重，其結(jié)果如表1所示。

Table1 Interest similarity weight表1 興趣相似度權(quán)重

本文將云服務(wù)用戶興趣特征用

T

={

T

，

T

，

T

，...，

T

}表示，其中

T

，

k

=1，2，3，...，

q

表示第

k

個(gè)興趣特征；云服務(wù)用戶用

U

={

U

，

U

，

U

，...，

U

}表示，其中

U

，

t

=1，2，3，...，

p

表示第

t

個(gè)用戶，

U

，

s

=1，2，3，...，

p

表示第

s

個(gè)用戶；

U

和

U

對(duì)興趣特征的評(píng)分分別用

r

和

r

表示。由于不同用戶的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)不同，因此本文采用修正的余弦相似度公式來計(jì)算用戶的興趣特征相似度：

為提高推薦效率，考慮先采用Mean Shift將用戶進(jìn)行聚類，然后在類簇中將基于信任云的相似度

φ

與云服務(wù)用戶興趣相似度

sim

(

U

，

U

)加權(quán)求和，得到綜合相似度，并采用top-N算法將近鄰用戶相應(yīng)的云服務(wù)方案進(jìn)行推薦。

綜合相似度計(jì)算公式如下：

其中，

w

是興趣相似度權(quán)重，

θ

是信任依賴度。

4 案例分析

近年云服務(wù)行業(yè)發(fā)展迅猛，云服務(wù)的功能愈加完善，種類也逐漸增多，呈現(xiàn)出多元化趨勢(shì)，為用戶提供了更多選擇，但還存在一些問題，這些問題不僅損壞用戶利益，還對(duì)云服務(wù)提供商的利益產(chǎn)生一定影響。

某云服務(wù)提供商為提高其競爭力，希望迅速地為用戶推薦滿足其自身需求的云服務(wù)方案。通過收集以往企業(yè)用戶購買的云服務(wù)信息，本文隨機(jī)選取20個(gè)企業(yè)用戶

U

=｛

U

，

U

，…，

U

｝以及相應(yīng)的云服務(wù)：

F

、

F

、

F

、

F

、

F

、

F

、

F

；用戶對(duì)云服務(wù)的興趣特征包括以下5種：可靠性（

T

）、靈活性（

T

）、性能（

T

）、價(jià)格（

T

）、安全性（

T

）。表2是這20個(gè)用戶對(duì)云服務(wù)的評(píng)價(jià)，其中分值1～6代表用戶對(duì)方案的滿意程度，分別為非常不滿意、不滿意、一般、還行、滿意、非常滿意。使用本文算法將適合的云服務(wù)推薦給用戶還需要將用戶與興趣特征建立聯(lián)系。將云服務(wù)特征進(jìn)行量化，如表3所示。表4是云服務(wù)用戶對(duì)興趣特征的需求數(shù)據(jù)，其中

U

是新用戶。采用灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)，填充表2和表4。首先采用式（3）、式（4）將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后采用式（7）、式（8）分別計(jì)算參考用戶與比較用戶的關(guān)聯(lián)度，最后結(jié)合預(yù)測(cè)公式將表2和表4的空缺數(shù)據(jù)填充。如表2中用戶

U

對(duì)

F

的評(píng)分采用式（7）計(jì)算相關(guān)系數(shù)，其中

ρ

取值為0.5，得出

U

與

U

的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)

ζ

=0.491，0.977，0.663，0.723，0.796，0.810，根據(jù)式（8）得到關(guān)聯(lián)度

γ

≈0.743。同理，

U

與

U

、

U

、U

、

…

、U

的灰色關(guān)聯(lián)度依次為0.773、0.544、0.741、0.660、0.750、0.645、0.790、0.703、0.660、0.568、0.614、0.598、0.628、0.557、0.582、0.447、0.606、0.483。因此，選擇

U

與

U

灰色關(guān)聯(lián)度，然后由預(yù)測(cè)公式得出預(yù)測(cè)的分值，

pred

(

U

，

F

)≈5.371；同理，

U

對(duì)

F

的預(yù)測(cè)評(píng)分通過式（7）和式（8）得出

U

和

U

的關(guān)聯(lián)度最大，為0.786，預(yù)測(cè)值

pred

(

U

，

F

)≈1.642。表2填充后的結(jié)果如表5所示。

Table 2 Users'ratings of cloud services表2 用戶對(duì)云服務(wù)的評(píng)分

Table3 Cloud service characteristics and quantified scores表3 云服務(wù)特征及量化分值

Table4 User's requirements for interest characteristics表4 用戶對(duì)興趣特征的需求

Table5 User'srating of cloud services（filled）表5 用戶對(duì)云服務(wù)的評(píng)分（已填充）

表4的填充方式也是采用式（7）、式（8）和式（10）進(jìn)行計(jì)算，得到

U

與

U

的灰色關(guān)聯(lián)度最大，為0.789，預(yù)測(cè)值

pred

(

U

，

T

)≈2.947；同理，

U

與

U

的灰色關(guān)聯(lián)度最大，為0.8，預(yù)測(cè)值

pred

(

U

，

T

)≈1.250。表4填充后的結(jié)果如表6所示。接著，使用MeanShift算法將表6中的用戶進(jìn)行聚類，得到圖4，可知新用戶

U

和用戶

U

、

U

、

U

、

U

、U

、U

、U

屬于同一類簇。因此，在為新用戶

U

推薦云服務(wù)時(shí)，只需關(guān)注與其同類簇的用戶數(shù)據(jù)。根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和問卷方式建立信任云，本文將用戶

U

、

U

、

U

、

U

、U

、U

、U

的信任云進(jìn)行相互匹配，得出各用戶的最終相似度

φ

，

φ

值決定了信任依賴度

θ

的大小和所在區(qū)間。將表5中的數(shù)據(jù)縮小10倍，通過正向云發(fā)生器和信任云匹配，求出用戶信任云的相似度，其結(jié)果如表7所示。方案信任云和用戶的評(píng)分存在一定的主觀性，為了解決這一問題以及冷啟動(dòng)問題，本文引入了用戶興趣特征需求，將舊用戶

U

、

U

、

U

、

U

、U

、U

、U

與新用戶

U

的興趣特征進(jìn)行匹配，可以得到興趣特征相似度

sim

，然后將其與表7中的信任云相似度加權(quán)求和，得出綜合相似度

sim’

并依此進(jìn)行云服務(wù)方案推薦。其中權(quán)重

w

的值參考表1，新用戶

U

與同類簇中其他用戶的綜合相似度如表8所示。

Table6 User'sre quire ments for interest characteristics（filled）表6 用戶對(duì)興趣特征的需求（已填充）

Fig.4 Clustering results圖4 聚類結(jié)果

Table 7 Trust cloud eigenvalues表7 信任云特征值

由表8可知，新用戶

U

與同類簇中其他用戶的綜合相似度，將其由大到小排列后得到與

U

近鄰的用戶依次是

U

、

U

、

U

、

U

、

U

、

U

、

U

，其中新用戶

U

明顯與

U

、

U

、

U

、

U

的相似度高，因此采用top-N算法，將用戶

U

、

U

、

U

、

U

對(duì)應(yīng)的云服務(wù)方案給予推薦。

Table8 Comprehen sive similarity表8 綜合相似度

5 驗(yàn)證結(jié)果比較分析

為了驗(yàn)證本文算法的合理性，以數(shù)據(jù)庫中50～500個(gè)等量樣本數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，既考慮算法的執(zhí)行時(shí)間又考慮算法的推薦精度，將本文算法與信任云推薦算法、信任云混合推薦算法、基于灰色關(guān)聯(lián)與信任云混合算法的推薦方法進(jìn)行比較分析，結(jié)果如圖5-圖7所示。

5.1 推薦精度

采用平均絕對(duì)誤差（Mean Absolute Error，MAE）和均方根誤差（Root Mean Square Error，RMSE）作為精確度評(píng)測(cè)指標(biāo)來分析本文算法的推薦效果，MAE和RMSE越小表示推薦算法的精確度越高。

Fig.5 MAE value changing carve圖5 MAE值變化曲線

如圖5和圖6所示，從整體上看，信任云混合推薦算法、基于灰色關(guān)聯(lián)與信任云混合算法的推薦方法與本文算法的精確度較為接近，但本文算法的MAE和RMSE值最低，精確度最高。基于灰色關(guān)聯(lián)與信任云混合算法的推薦方法僅次于本文算法，而數(shù)據(jù)的缺失會(huì)對(duì)推薦精度造成一定的影響，所以信任云混合推薦算法精確度較低。信任云推薦算法的精確度最低是因?yàn)閿?shù)據(jù)的稀疏性和用戶興趣不一所致。

Fig.6 Variation carve of RMSE value圖6 RMSE值變化曲線

5.2 推薦效率

從圖7可以看出，隨著數(shù)據(jù)量的增多，算法的執(zhí)行時(shí)間也在逐漸增加，但本文算法的執(zhí)行時(shí)間呈平穩(wěn)、緩慢上升趨勢(shì)。而信任云推薦算法、信任云混合推薦算法、基于灰色關(guān)聯(lián)與信任云混合算法的推薦方法執(zhí)行時(shí)間增長較快，呈急劇增長趨勢(shì)。當(dāng)訓(xùn)練集數(shù)據(jù)量超過200時(shí)，本文算法的高效率優(yōu)勢(shì)逐漸突顯出來，并且隨著數(shù)據(jù)量的增多，本文算法的優(yōu)勢(shì)愈加明顯，執(zhí)行效率越來越高。

Fig.7 Efficiency comparison diagram圖7 效率比較

綜上所述，本文算法在保證一定精確度的基礎(chǔ)上大大提高了推薦效率，并且隨著數(shù)據(jù)量的增加，本文算法的高效率優(yōu)勢(shì)更加突出。因此，本文算法適用于大數(shù)據(jù)推薦系統(tǒng)。

6 結(jié)語

云服務(wù)擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，如降低企業(yè)經(jīng)營成本、提高工作效率和保障數(shù)據(jù)安全等，受到越來越多的企業(yè)和個(gè)人青睞。在云服務(wù)提供商為目標(biāo)用戶科學(xué)高效地推薦云服務(wù)過程中，推薦方法尤為重要。現(xiàn)有云服務(wù)推薦方法注重如何提高推薦精度而忽略了推薦效率低下的問題。本文提出基于MeanShift的云服務(wù)推薦，在灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)和信任云混合算法基礎(chǔ)上融入了聚類算法Mean Shift。首先采用Mean Shift算法將灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)填充后的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，然后計(jì)算類簇內(nèi)目標(biāo)用戶與其他用戶間興趣特征相似度與信任相似度，加權(quán)得到綜合相似度，并采用top-N算法將近鄰用戶的云服務(wù)方案予以推薦。最后在不同數(shù)據(jù)量下將本文算法和其他算法比較執(zhí)行時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文算法不僅保證了一定的推薦精度，還有效提高了推薦效率，并且數(shù)據(jù)量越大優(yōu)勢(shì)越明顯。但是，本文信任云匹配過程較為繁瑣，因此后續(xù)將對(duì)信任云匹配進(jìn)行優(yōu)化研究。