视频个性化推荐（协同过滤）

相关概念

• I2I（Item-to-Item）：基于item之间的相关性来推荐其他item的内容推荐算法，本案例中item特指视频。

• U2I（User-to-Item）：本案例中指用户对item（视频）的交互行为，如曝光、点击、点赞。

• U2I2I召回：结合了 U2I（User-to-Item）和 I2I（Item-to-Item）推荐逻辑的表，用于存储推荐系统根据用户历史行为和物品相关性生成的召回列表。

• 召回（Recall）：是推荐系统流程中的一步，它的目的是从大量候选物品中筛选出有可能对用户感兴趣的一个子集，本案例中物品特指视频。

• 视频交互方式（用户行为事件/event）：“视频有曝光给用户”（expr）、“用户浏览了视频"（click）、“用户点赞了视频“（praise）

实施策略

实施策略如下：

• 相似视频挖掘（I2I）：通过用户的视频交互行为数据挖掘视频与视频之间的相关性，您可基于此案例修改为您的数据来制作符合您业务场景的详情页相关内容推荐。

• 用户兴趣点发现（U2I）：利用用户的视频交互历史数据，并结合时间衰减效应确定其兴趣点，即用户已经表达过感兴趣的视频。

• 视频个性化推荐构建与生成（U2I2I）：基于兴趣点，再通过I2I（Item-to-Item）相关度模型算法扩展感兴趣的视频范围，精确计算用户对视频内容的兴趣得分，并根据此生成个性化推荐列表，以满足每位用户的独特偏好。

rec_sln_demo_behavior_table_v1

• 表数据：用户与视频的交互日志数据表，该表记录了用户对各个视频内容的交互行为，每一行代表用户每一次视频交互记录。

• 节点说明：当前案例需要最近30天的用户与视频的交互日志数据进行训练，所以需要确保该表至少有30天的数据。阿里云PAI（公共数据集）已提供该数据，本节点将直接读取后写入。

• 在rec_sln_demo_behavior_table_v1节点编辑页面，输入如下示例代码：

  -- 表定义：“用户与视频的交互日志数据”
  -- 表数据：该表记录了用户对各个视频内容的交互行为，每一行代表用户每一次视频交互记录与权重。
  CREATE TABLE IF NOT EXISTS rec_sln_demo_behavior_table_v1
  (
      request_id  STRING COMMENT '埋点ID/请求ID'
      ,user_id    STRING COMMENT '用户唯一ID'
      ,exp_id     STRING COMMENT '用户唯一ID'
      ,page       STRING COMMENT '页面'
      ,net_type   STRING COMMENT '网络型号'
      ,event_time BIGINT COMMENT '行为时间'
      ,item_id    STRING COMMENT '内容ID'
      ,event      STRING COMMENT '行为类型'
      ,playtime   DOUBLE COMMENT '播放时长/阅读时长'
  )
  COMMENT '视频个性化推荐(协同过滤)-用户与视频的交互日志数据'
  PARTITIONED BY 
  (
      ds          STRING
  )
  LIFECYCLE 7
  ;
  
  -- 用户与视频的交互日志数据准备，原始数据由阿里云PAI提供，可直接读取。
  INSERT OVERWRITE TABLE rec_sln_demo_behavior_table_v1 PARTITION (ds)
  SELECT  *
  FROM    pai_online_project.rec_sln_demo_behavior_table
  WHERE   ds > "20221231"
  AND     ds < "20230217"
  ;

rec_test_etrec_behavior_weight_v1

• 表数据：行为权重定义，用于记录用户行为事件（event）权重定义如下：

  • expr：视频有曝光给用户的行为，事件权重定义为0，即不考虑曝光事件。

  • click：用户浏览了视频的行为，权重定为1。

  • praise：用户点赞视频的行为，权重定为3。

• 节点说明：在实际训练前，需要定义视频浏览场景下各行为权重，将用户对某视频的不同行为，例如点赞、点击等进行量化，以此帮助算法准确评估用户对视频内容的兴趣强度。

• 在rec_test_etrec_behavior_weight_v1节点编辑页面，输入如下示例代码：

  --  表定义： “行为权重定义表”
  CREATE TABLE IF NOT EXISTS rec_test_etrec_behavior_weight_v1
  (
      event   STRING
      ,weight DOUBLE COMMENT '行为权重'
  )
  COMMENT '视频个性化推荐(协同过滤)-行为权重表'
  LIFECYCLE 7
  ;
  
  -- 1. 数据写入：本案例将"用户浏览视频"（click）行为权重定为“1”；将"用户点赞视频"（praise）行为权重定为"3"，将"视频有曝光给用户"（expr）权重定义为0"。
  -- 2. 业务意义：用户与视频的交互日志数据关联该表后可为每个用户的每一次交互（例如点赞、点击等）赋予相应的权重，通过数值量化用户不同行为帮助算法准确评估用户对视频内容的兴趣强度。
  INSERT OVERWRITE TABLE rec_test_etrec_behavior_weight_v1 VALUES
          ('expr',0.0)
          ,('click',1.0)
          ,('praise',3.0)
  ;

rec_test_etrec_i2i_input_v1

• 表数据：带有行为权重的用户与视频的交互日志数据表，该表记录了用户对各个视频内容的交互行为，并通过预先定义的行为权重量化了这些行为。

• 节点说明：将过去30天内的用户视频访问行为数据”rec_sln_demo_behavior_table_v1“与行为权重数据”rec_test_etrec_behavior_weight_v1“结合，生成带有行为权重的用户历史偏好统计数据（即带有量化了用户对视频的喜好程度的日志数据）写入到"rec_test_etrec_i2i_input_v1"表最新分区，本案例以写入20230216分区为例。

• 在rec_test_etrec_i2i_input_v1节点编辑页面，输入如下示例代码：

  -- 1. 表定义：“带有行为权重的用户与视频的交互日志数据（30天）”
  -- 2. 表数据：该表记录了用户对各个视频内容的交互行为，并通过预先定义的行为权重量化了这些行为。
  --    每一行代表用户每一次视频交互记录与权重，即每条记录通常代表一个用户对一个视频的单次行为（例如，一次查看视频、一次点赞视频等）。
  --    若用户对同一个视频存在多次行为，那么该表会存储这个用户对该视频的多条行为记录。
  -- 3. 业务意义：该表将作为物品间相关度（Item-to-Item,I2I）推荐引擎的输入数据，权重的引入可体现用户对视频不同行为
  --    在推荐系统中的影响力，可帮助算法准确评估用户对视频内容的兴趣强度。
  CREATE TABLE IF NOT EXISTS rec_test_etrec_i2i_input_v1
  (
      user_id     STRING COMMENT '用户ID'
      ,item_id    STRING COMMENT '内容ID'
      ,event      STRING COMMENT '行为类型'
      ,event_time BIGINT COMMENT '行为发生时间'
      ,weight     DOUBLE COMMENT '行为权重'
  )
  COMMENT '视频个性化推荐(协同过滤)-带有行为权重的用户与视频的交互日志数据'
  PARTITIONED BY 
  (
      ds          STRING
  )
  LIFECYCLE 7
  ;
  
  -- 过去30天内的用户与视频的交互日志数据"rec_sln_demo_behavior_table_v1"与行为权重数据"rec_test_etrec_behavior_weight_v1"结合，
  -- 生成结合行为权重的历史偏好统计数据写入到rec_test_etrec_i2i_input_v1表最新分区，本案例以写入20230216分区为例。
  INSERT OVERWRITE TABLE rec_test_etrec_i2i_input_v1 PARTITION (ds = '20230216')
  SELECT  CAST(sq0.user_id AS STRING) user_id
          ,CAST(sq0.item_id AS STRING) item_id
          ,sq0.event
          ,sq0.event_time
          ,sq1.weight
  FROM    (
              -- 获取过去30天的用户视频访问行为数据
              SELECT  *
              FROM    rec_sln_demo_behavior_table_v1
              WHERE   ds > TO_CHAR(DATEADD(TO_DATE('20230216','yyyymmdd'),-30,'dd'),'yyyymmdd')
              AND     ds <= '20230216'
          ) sq0
  JOIN    (
              -- 去除"视频有曝光给用户"（expr）事件数据、保留"用户浏览了视频"（click）、"用户点赞了视频"（praise）的事件数据
              SELECT  *
              FROM    rec_test_etrec_behavior_weight_v1
              WHERE   weight > 0
          ) sq1
  ON      sq0.event = sq1.event
  ;

rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1

• 表数据：视频间相关度得分临时表，该表包含每个视频内容与其他视频内容之间的相关度得分，每一行记录某个视频与其相关度最高的N个视频。

• 节点说明：使用阿里云PAI协同过滤算法PAI—eTrec，基于带有行为权重的用户与视频的交互日志数据”rec_test_etrec_i2i_input_v1“计算视频间相关度，得分数据写入rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1表。

• 在rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1节点编辑页面，输入如下示例代码：

  -- 当前节点将产出"rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1"表数据
  -- 1. 表定义:"视频间相关度得分临时表"
  -- 2. 表数据：该表包含每个视频内容与其他视频内容之间的相关度得分，每一行记录某个视频与其相关度最高的N个视频。
  -- 3. 业务意义：通过相关性度量方法来计算矩阵中视频内容之间的相关性，这些得分由阿里云PAI提供的协同过滤算法PAI-eTrec根据用户交互行为和设定的权重计算得出。
  -- 删除之前可能存在的以2023年2月16日为分区的item-to-item输出表，以便本次算法运行可正常创建该表并往该表写入数据。
  DROP TABLE IF EXISTS rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1
  ;
  
  -- 使用PAI命令进行item-to-item计算
  -- 1. 数据流：使用阿里云PAI协同过滤算法PAI-eTrec，基于带有行为权重的用户与近30天用户与视频的交互日志数据"rec_test_etrec_i2i_input_v1"计算视频间相关度，得分数据写入表"rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1"。
  -- 2. 其中，-DtopN代表每个视频仅返回与之最相关的前100个视频。更多参数说明，请参见：https://help.aliyun.com/document_detail/172063.html
  
  PAI -name pai_etrec
  -project algo_public
  -DinputTableName="rec_test_etrec_i2i_input_v1"
  -DinputTablePartitions="ds=20230216"
  -DuserColName="user_id"
  -DitemColName="item_id"
  -DsimilarityType="wbcosine"
  -DtopN="100"
  -DmaxUserBehavior="1000"
  -DminUserBehavior="2" 
  -Doperator="add"
  -DitemDelimiter=";"
  -DkvDelimiter=","
  -DoutputTableName="rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1"
  -Dlifecycle="7"
  ;
  
  -- 查询视频间相关度得分表"rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1"
  -- 表中的每一行代表一个特定的视频（itemid），以及与该视频相关的一组其他视频及它们的相关度得分（similarity），
  -------------------------------------------------------------------
  -- itemid     similarity
  -- 视频1的ID   相关视频2的id:相关视频2的得分;相关视频3的视频id:相关视频3的得分
  -------------------------------------------------------------------
  -- select * from rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1 limit 10;

rec_test_etrec_i2i_item_score_v1

• 表数据：视频间相关度得分数据，每一行都表示两个视频之间的一个唯一的相关度得分，对rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1表数据进行拆分展平。

• 节点说明：将相关度得分数据"rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1"进行了转换和简化，以便于后续的查询和使用，具体转换和简化策略，请分别打开当前节点及上游节点”rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1“对比查看。

• 在rec_test_etrec_i2i_item_score_v1节点编辑页面，输入如下示例代码：

  -- 表定义：视频间相关度得分数据（拆分similarity字段）
  -- 表数据：每一行都表示两个视频之间的一个唯一的相关度得分
  CREATE TABLE IF NOT EXISTS rec_test_etrec_i2i_item_score_v1
  (
      trigger_id  STRING COMMENT '触发推荐的视频id（I2I中的左边的item）'
      ,item_id    STRING COMMENT '基于触发推荐的视频trigger_id，计算出与其相关的视频'
      ,item_score STRING COMMENT '基于用户的共同观看行为计算得到的上述两个视频的相关度评分'
  )
  COMMENT '视频个性化推荐(协同过滤)-视频间相关度得分数据（eTrec I2I item score）'
  PARTITIONED BY 
  (
      ds          STRING
  )
  LIFECYCLE 7
  ;
  
  -- 加工过程：对视频间相关度得分表中间表"rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1"的"similarity"字段进行拆分，
  -- 写入视频间相关度得分表"rec_test_etrec_i2i_item_score_v1"最新分区，本案例以写入20230216分区为例。
  -- 拆分目的：让每一对相关视频及其得分都被单独一行存储，便于使用这些得分来构建推荐。
  INSERT OVERWRITE TABLE rec_test_etrec_i2i_item_score_v1 PARTITION (ds = '20230216')
  SELECT  itemid trigger_id
          ,SPLIT(itemid_score,',')[0] item_id
          ,SPLIT(itemid_score,',')[1] item_score
  FROM    rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1
  LATERAL VIEW EXPLODE(SPLIT(similarity,';')) subview0 AS itemid_score
  ;
  -- 查询拆分后的视频间相关度得分表数据rec_test_etrec_i2i_item_score_v1
  -------------------------------------------------------------------
  -- trigger_id     item_id     item_score
  -- 视频1的ID   相关视频2的id   相关视频2的得分
  -- 视频1的ID   相关视频3的id   相关视频3的得分
  -------------------------------------------------------------------
  -- select * from rec_test_etrec_i2i_item_score_v1 where ds = '20230216';

rec_test_etrec_u2i2i_score_v1

• 表数据：用户个性化视频推荐列表，该表包含用户已显示出兴趣的视频（用户的历史偏好），也有用户可能会感兴趣的其他视频（推测喜好）。

• 节点说明：基于用户对视频的直接兴趣得分（U2I，User-to-Item），即用户对这些视频的兴趣程度数据“rec_test_etrec_u2i_trigger_score_v1”，以及视频间的相关度得分，即两个视频内容的相似程度数据（I2I，即 Item-to-Item）"rec_test_etrec_i2i_item_score_v1"，生成最终的个性化推荐列表数据写入"rec_test_etrec_u2i2i_score_v1"。

• 在rec_test_etrec_u2i2i_score_v1节点编辑页面，输入如下示例代码：

  -- 1. 表定义：“用户个性化视频推荐列表”。在算法场景下该表属性为：U2I2I召回表。
  -- 2. 表数据：该表存储了最终的个性化推荐列表。
  -- 3. 业务意义：基于用户的视频喜好数据，用户已显示出兴趣的视频(用户的历史偏好（User-to-Item,U2I）)， 并通过视频内容的相关
  --  性来扩展推荐范围，推荐用户可能会感兴趣的其他视频（基于内容的推荐（Item-to-Item,I2I）)，提供一种更综合的个性化视频推荐列表。
  CREATE TABLE IF NOT EXISTS rec_test_etrec_u2i2i_score_v1
  (
      user_id   STRING COMMENT '用户ID'
      ,item_ids STRING COMMENT '根据u2i2i计算得到topN的视频，其中包含了推荐的视频ID和视频对应的得分，格式为物品ID:得分。物品ID和得分之间用冒号:分隔，而不同的物品得分对则使用逗号,分隔。'
  )
  COMMENT '视频个性化推荐(协同过滤)-用户个性化视频推荐列表（eTrec u2i2i召回表）'
  PARTITIONED BY 
  (
      ds        STRING
  )
  LIFECYCLE 7
  ;
  
  -- 1. 数据流：基于用户对视频的直接兴趣得分(U2I，User-to-Item)，即用户对这些视频的兴趣程度数据“rec_test_etrec_u2i_trigger_score_v1”，
  --  以及视频间的相关度得分(I2I，Item-to-Item)，即两个视频内容的相关程度数据（例如视频内容相关程度）"rec_test_etrec_i2i_item_score_v1"，
  --  生成最终的个性化推荐列表数据写入"rec_test_etrec_u2i2i_score_v1"
  -- 2. 加工逻辑：
  --  2.1 结合U2I与I2I得分：对于每个用户，选择其触发得分较高的视频（即用户有明显兴趣的视频），并找到与这些视频相关的其他视频及其相关度得分。
  --  2.2 计算推荐得分：通过用户对一个已经表达过感兴趣的视频（触发视频得分）与该视频与其他视频的相关度得分（I2I）之间的乘积。这个乘积代表了用户可能对其他某个视频感兴趣程度。
  --  2.3 汇总与排序：对于每个用户，对所有视频的计算结果进行汇总，得到每个其他视频的综合得分。
  -- 3. 排序和筛选：
  --  3.1 Top-N排序：对计算出的视频综合得分进行降序排序，并筛选出得分最高的前100个视频。
  --  3.2 排名：使用窗口函数ROW_NUMBER()按用户分组进行排序，并且对每个用户，只保留综合得分最高的100个视频。
  --  注意：本案例最终推荐结果中包含用户已看过的视频，您可再次加工从推荐列表中去除已看过的视频。
  INSERT OVERWRITE TABLE rec_test_etrec_u2i2i_score_v1 PARTITION (ds = '20230216')
  SELECT  sq3.user_id -- 将每个用户的推荐视频和相应的得分通过':'合并成一个单独的字段
          ,WM_CONCAT(',',CONCAT(sq3.item_id,':',sq3.u2i_score)) item_ids
  FROM    (
              SELECT  sq2.user_id
                      ,sq2.item_id
                      ,ROUND(SUM(sq2.trigger_relation_score),4) u2i_score -- 为每个用户推荐的每个视频分配一个排名
                      ,ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY sq2.user_id ORDER BY SUM(sq2.trigger_relation_score) DESC ) rn
              FROM    (
                          SELECT  sq0.user_id
                                  ,sq1.item_id -- 用户可能对相关视频感兴趣的程度 = 用户对特定视频的兴趣得分（U2I得分）* 该视频与另一个视频的相关度得分（I2I得分）
                                  -- 例如：如果用户对某个视频表现出高兴趣（U2I得分高），且该视频与另一个视频非常相关（I2I得分高），那么用户也很可能对这个相关的视频感兴趣。
                                  ,sq0.trigger_score * sq1.item_score trigger_relation_score
                          FROM    (
                                      -- 获取最新的用户对视频的兴趣得分数据
                                      SELECT  *
                                      FROM    rec_test_etrec_u2i_trigger_score_v1
                                      WHERE   ds = '20230216'
                                  ) sq0
                          JOIN    (
                                      -- 获取最新的视频相关性得分数据
                                      SELECT  *
                                      FROM    rec_test_etrec_i2i_item_score_v1
                                      WHERE   ds = '20230216'
                                  ) sq1
                          ON      sq0.item_id = sq1.trigger_id
                      ) sq2
              GROUP BY sq2.user_id
                       ,sq2.item_id
          ) sq3 -- 控制最终的推荐列表中只包含了综合得分最高的前100个视频。
  WHERE   sq3.rn <= 100
  GROUP BY sq3.user_id
  ;

创建查询节点

• 本阶段需要创建一个ODPS SQL节点：视频个性化推荐结果查询，该节点依赖上述所有任务：

• 节点间的依赖关系，如图所示：

  

• 表定义：通过上述步骤已经实现了视频个性化推荐，创建查询节点，编写SQL查询语句，查看推荐结果。

• 在视频个性化推荐结果查询节点编辑页面，输入如下示例代码：

  --@exclude_input=rec_test_etrec_u2i2i_score_v1
  --@exclude_input=rec_test_etrec_u2i_trigger_score_v1
  --@exclude_input=rec_test_etrec_i2i_item_score_v1
  --@exclude_input=rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1
  --@exclude_input=rec_test_etrec_i2i_input_v1
  --@exclude_input=rec_test_etrec_behavior_weight_v1
  --@exclude_input=rec_sln_demo_behavior_table_v1
  --odps sql 
  --********************************************************************--
  --author:dataworks_demo2
  --create time:2024-01-04 18:16:50
  --********************************************************************--
  -- 查询用户与视频的交互日志数据
  select * from rec_sln_demo_behavior_table_v1 where ds='20230216' limit 10;
  -- 查询行为权重定义表
  select * from rec_test_etrec_behavior_weight_v1 limit 10;
  -- 查询带有行为权重的用户与视频交互日志数据
  select * from rec_test_etrec_i2i_input_v1  where ds='20230216' limit 10;
  -- 查询视频间相关度得分临时表
  select * from rec_test_etrec_i2i_output_20230216_v1 limit 10;
  -- 查询视频间相关度得分数据
  select * from rec_test_etrec_i2i_item_score_v1 where ds='20230216' limit 10;
  -- 查询用户对视频的兴趣得分数据
  select * from rec_test_etrec_u2i_trigger_score_v1 where ds='20230216' limit 10;
  -- 查询用户个性化视频推荐列表
  select * from rec_test_etrec_u2i2i_score_v1 where ds='20230216' limit 10;
  SELECT '====================================可进入当前节点再次运行查看结构化结果集====================================';

运行查询节点

运行整个业务流程之后，单独运行视频个性化推荐结果查询节点查看推荐结果，具体操作如下所示：

1. 双击打开视频个性化推荐结果查询节点编辑页面。

2. 在工具栏单击图标，单独运行该节点，查看运行结果。