協(xié)同過濾推薦的高校社團(tuán)系統(tǒng)＊

李柯諭，何明昌，吳 丹，高利新，王陳培

(溫州大學(xué)數(shù)理學(xué)院，浙江 溫州 325035)

0 引言

目前大學(xué)生社團(tuán)規(guī)模激增，加大了社團(tuán)管理的難度，為此，有部分高校開發(fā)了高校社團(tuán)系統(tǒng)。高校社團(tuán)系統(tǒng)的開發(fā)并不簡單，設(shè)計(jì)語義分析、算法[1]以及系統(tǒng)軟硬件環(huán)境的搭建。目前許多已有系統(tǒng)基本上是網(wǎng)頁版，在移動(dòng)設(shè)備上使用往往十分不便。

本文基于協(xié)同過濾算法，開發(fā)了移動(dòng)版高校社團(tuán)系統(tǒng)，來提升社團(tuán)工作效率。

1 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1.1 開發(fā)語言

PHP 語言是目前最流行的編程語言，并且具有開源性、數(shù)據(jù)庫連接的廣泛性等優(yōu)點(diǎn)，上手容易，在補(bǔ)丁漏洞升級過程中，核心部分植入簡單易行，且速度快[2]，與Java、Python 等語言進(jìn)行對比之后，我們選擇采用PHP進(jìn)行后臺(tái)開發(fā)。

1.2 技術(shù)結(jié)構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)高校社團(tuán)組織工作交流、文件上傳下載等功能，系統(tǒng)采用Okhttp 框架，同時(shí)為增加功能多樣化，系統(tǒng)預(yù)留了功能擴(kuò)增接口；考慮到安全性和便捷性，APP 采用Ubuntu GNU/Linux 操作系統(tǒng)，在登錄時(shí)采用JWT Token 進(jìn)行身份驗(yàn)證，并對重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行MD5 加密存儲(chǔ)；考慮到高校社團(tuán)數(shù)量及使用人員較多，采用CDN，以保障服務(wù)器流暢。

1.3 Android前端

Android 系統(tǒng)基于Linux 系統(tǒng)，其具有代碼開源的特點(diǎn)，兼容性也比較好，是目前在移動(dòng)應(yīng)用使用最多的系統(tǒng)。通過Android系統(tǒng)，前端采用MVP三層架構(gòu)體系，使Controller 和View 做到完全解耦，避免View具有過于復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯，減少Activity或Fragment的代碼數(shù)量，這樣做可以通過創(chuàng)建接口的方式增加系統(tǒng)靈活性，降低開發(fā)和維護(hù)的成本[3]。

1.4 后臺(tái)架構(gòu)

LAMP 架構(gòu)有著開源、大量的額外組件和擴(kuò)展功能模塊、代碼簡潔易于開發(fā)、方便易用和安全穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，LAMP框架的后端采用MySQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)，可以存儲(chǔ)各種賬號(hào)信息、產(chǎn)品信息、客戶資料、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等，其他程序可以通過SQL 語句進(jìn)行查詢、更改，同時(shí)還采用PHP 語言解釋動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁文件，提供Web 應(yīng)用程序開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境[4]，所以我們后臺(tái)采用LAMP 架構(gòu)，考慮到讀寫效率和線程安全，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面采用Redis非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，這樣就可以很好彌補(bǔ)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)慢的不足，另外我們系統(tǒng)還引入華為云開放云存儲(chǔ)服務(wù)，以保證大量的上傳和下載視頻等文件。

1.5 數(shù)據(jù)庫

在系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)處理方面，主要涉及的數(shù)據(jù)表有用戶個(gè)人信息表、社團(tuán)信息表、用戶與社團(tuán)關(guān)系表。

⑴用戶個(gè)人信息表主要記錄用戶姓名、ID、賬號(hào)密碼等字段，如表1所示。

表1 用戶個(gè)人信息表（organization_user）

⑵ 社團(tuán)信息表主要記錄社團(tuán)名稱，類型等，如表2所示。

表2 社團(tuán)信息表（organization_organization）

⑶用戶與社團(tuán)關(guān)系表主要記錄用戶是否加入社團(tuán)、加入的社團(tuán)id等，如表3所示。

在除上述的三個(gè)主要的數(shù)據(jù)表之外，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了用戶好友表、社團(tuán)聯(lián)結(jié)表等相關(guān)表格。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.1 需求分析

從使用者角度考慮，系統(tǒng)將用戶群體分為四類，普通用戶，注冊用戶，社團(tuán)管理員，系統(tǒng)管理員。普通用戶可以注冊，瀏覽公眾信息，可以注冊成為注冊用戶;注冊用戶可以登錄，參加、瀏覽相關(guān)社團(tuán)活動(dòng)，加入、創(chuàng)建社團(tuán)，與其他用戶進(jìn)行社交行為等;社團(tuán)管理員可以發(fā)布、管理社團(tuán)活動(dòng)，審批和管理管理社員;系統(tǒng)管理員可以對申請的社團(tuán)進(jìn)行政治、法律審查，對所有注冊的用戶、社團(tuán)進(jìn)行管理與維護(hù)。

2.2 主要功能分析

系統(tǒng)平臺(tái)主要分為社團(tuán)、首頁、個(gè)人（我的）三個(gè)模塊。

⑴社團(tuán)

主要這社團(tuán)的一些信息。普通用戶可以瀏覽相關(guān)信息，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶的瀏覽記錄，通過協(xié)同過濾算法推薦相關(guān)的社團(tuán)，并指導(dǎo)其注冊加入相關(guān)社團(tuán)；

⑵首頁

有加入社團(tuán)的活動(dòng)推薦、搜索框，搜索社團(tuán)、活動(dòng)及聯(lián)系人等功能。用戶找到自己心儀的社團(tuán)的時(shí)候，可以點(diǎn)進(jìn)該社團(tuán)界面進(jìn)行申請加入社團(tuán)。加入社團(tuán)后：會(huì)顯示社團(tuán)內(nèi)的活動(dòng)，有社團(tuán)歷史活動(dòng)，正在進(jìn)行的社團(tuán)活動(dòng)，以及未進(jìn)行的社團(tuán)活動(dòng)，同時(shí)顯示社團(tuán)內(nèi)成員及成員狀態(tài)。用戶加入某個(gè)社團(tuán)后，可與參與該社團(tuán)的相關(guān)活動(dòng)、打卡、發(fā)表與社團(tuán)相關(guān)的消息等。

⑶我的

主要是個(gè)人信息。可以查看個(gè)人及修改信息、社交列表、查看好友聯(lián)系人基礎(chǔ)信息及狀態(tài)；加入社團(tuán)的活動(dòng)推薦，同時(shí)有搜索框，點(diǎn)進(jìn)搜索框搜索相關(guān)社團(tuán)、活動(dòng)及聯(lián)系人。另外有便捷系統(tǒng)設(shè)置及退出賬號(hào)，具體展示如圖1所示。

圖1 APP界面功能

2.3 功能實(shí)現(xiàn)

⑴JSON數(shù)據(jù)交換格式

目前流行的數(shù)據(jù)交換格式有XML，JSON，YAML等格式，JSON 格式易于閱讀和編寫，同時(shí)也易于機(jī)器解析和生成，是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，與XML 或HTML 片段相比，JSON 提供了更好的簡單性和靈活性，因此本系統(tǒng)采用JSON 格式進(jìn)行前臺(tái)與后臺(tái)數(shù)據(jù)交換。

⑵注冊及實(shí)名認(rèn)證

在注冊填寫信息時(shí)，姓名、性別、學(xué)校學(xué)院、學(xué)號(hào)、班級、電話號(hào)碼等是必填字段，郵箱、住址等是選填信息；在核對用戶注冊信息格式無誤后，通過與已經(jīng)注冊的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，若關(guān)鍵字無重復(fù)則可進(jìn)行下一步驗(yàn)證，否則顯示相關(guān)信息重復(fù)，注冊失敗。

token 認(rèn)證是在請求中發(fā)送token 而不是發(fā)送cookie，這樣能夠防止CSRF(跨站請求偽造)，就算是在APP 客戶端使用cookie 存儲(chǔ)token，cookie 也僅僅是一個(gè)存儲(chǔ)機(jī)制而不是用于認(rèn)證，這樣就不會(huì)將信息存儲(chǔ)在Session 中，減少了對session 的操作，token 是有時(shí)效的，一段時(shí)間之后用戶需要重新驗(yàn)證[5]。基于token 這樣的特點(diǎn)，系統(tǒng)在實(shí)名認(rèn)證方面，采取基于token 的認(rèn)證方式，即用戶不小心退出時(shí)，短時(shí)間內(nèi)再次登錄不需要再次輸入賬號(hào)密碼，這樣保障了用戶的便利性和體驗(yàn)感，同時(shí)提高了安全性和擴(kuò)展性。

⑶基于協(xié)同過濾的用戶推薦

用戶注冊時(shí)，可以綁定QQ 號(hào)或者微信號(hào)來進(jìn)行獲取數(shù)據(jù)，這樣就可以減少一些信息錄入，減輕用戶的工作量，同時(shí)通過用戶在QQ 號(hào)或微信號(hào)的一些標(biāo)簽推測出用戶的喜好，利用用戶選擇的標(biāo)簽來推薦其喜歡的社團(tuán)。

為了提高推薦的準(zhǔn)確性，采取基于用戶的協(xié)同過濾算法（User-CF）和基于物品的協(xié)同過濾算法（Item-CF）。User-CF 算法是基于假設(shè)“用戶會(huì)喜歡與他興趣相投的其他用戶喜歡的項(xiàng)目”，從與用戶（U）有較高相似度的用戶集合（C）喜歡的社團(tuán)與活動(dòng)中，選取用戶（U）未采取任何行動(dòng)的社團(tuán)與活動(dòng)，推薦給用戶（U）。

而Item-CF 算法基于假設(shè)“用戶會(huì)喜歡與他過往喜歡的項(xiàng)目相似的項(xiàng)目”，從與用戶（U）過往喜歡的社團(tuán)與活動(dòng)有較高相似度的社團(tuán)與活動(dòng)集合（W）中，選取用戶（U）未采取任何行動(dòng)的社團(tuán)與活動(dòng)，推薦給用戶（U）;兩者的基礎(chǔ)思想是相似的，這里只對如何實(shí)現(xiàn)基于物品的協(xié)同過濾算法（Item-CF）進(jìn)行較為詳細(xì)的解釋。

創(chuàng)建社團(tuán)與活動(dòng)時(shí)采取的是標(biāo)簽，借用共同標(biāo)簽占總體標(biāo)簽的比例來計(jì)算相似度，這里采取Jaccard公式，公式為：

主要思想是去重的jaccard系數(shù),算法如下。

①先定義A∩B函數(shù)：

② 對兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一比較，在相同時(shí)進(jìn)行數(shù)量增加：

③返回相同的個(gè)數(shù)：

④再定義A∪B函數(shù)：

⑤對兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一比較，在取得不重復(fù)的時(shí)候進(jìn)行數(shù)量增加：

⑥返回不重復(fù)的個(gè)數(shù)：

⑦計(jì)算|A∩B|/|A∪B|函數(shù)：

⑧判斷數(shù)組是否為0，輸入數(shù)組的值：

⑨最后返回值：

為降低熱門活動(dòng)和熱門社團(tuán)對于推薦的準(zhǔn)確率的影響，在計(jì)算用戶相似度時(shí)，系統(tǒng)采取加入懲罰因子的解決方案，將項(xiàng)目出現(xiàn)次數(shù)的對數(shù)取倒數(shù)作為懲罰因子，其中，N（i）表示項(xiàng)目i 出現(xiàn)的次數(shù)；i 表示用戶u 和v 共同感興趣的活動(dòng)；分母則表示用戶u 和用戶v有所行動(dòng)的社團(tuán)和活動(dòng)的集合長度，公式如下：

3 結(jié)束語

本文基于協(xié)同過濾算法開發(fā)了移動(dòng)版高校社團(tuán)系統(tǒng)。師生通過手機(jī)登錄該系統(tǒng)進(jìn)行各種日常、學(xué)習(xí)活動(dòng)。可以隨時(shí)隨地辦公，發(fā)布及參加相關(guān)活動(dòng)，進(jìn)行社團(tuán)規(guī)劃和活動(dòng)策劃。系統(tǒng)還為大學(xué)生參加各類社團(tuán)提供了學(xué)習(xí)、交流、鍛煉的機(jī)會(huì)，以滿足學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的需要。