基于协同过滤算法的图书推荐系统的设计与实现.docx
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1、本科毕业设计论文题目:基于协同过滤算法的图书推荐系统的设计与实现独创性声明本人呈交的学位论文,是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。日期:本人签名:随着网络和信息技术的飞速发展,电子图书资源的数量也在以惊人的速度增长,越来越多的用户通过图书购买网站购买图书或在图书阅读网站上阅读电子书,不管是网上购书还是网上读书都会面临一个相同的问题,如何从海量的图书资源里快速
2、检索出用户感兴趣的图书。如果在购书网站和阅读网站中增加推荐功能,为用户提供一个专属的个性化图书推荐列表,可以增强用户体验感,提高查询效率。本图书推荐系统结合协同过滤算法,根据用户收藏的图书信息自动生成一个个性化推荐列表,可以帮助用户快速定位目标图书。本系统分前台管理和后台管理两部分。前台用户在登录后执行的操作有查看个性化推荐列表、收藏图书、阅读图书、评论图书、修改个人信息等。其中个性化图书推荐列表应用了协同过滤算法,该算法根据用户收藏的图书类型,利用余弦相似度公式计算出图书类型之间的相似度,统计当前用户收藏列表中每种图书类型的收藏次数,根据图书类型相似度和收藏次数计算出该用户对其他图书类型的喜
3、好度。从计算所得的喜好度中取最大值所对应的图书类型,该图书类型是最值得被推荐的,然后再取该类型中浏览量最高的前八条记录作为一个推荐列表,为用户提供个性化图书推荐。后台管理员可以实现的功能包括用户信息管理、图书信息管理、热门图书信息管理、图书章节管理、图书评论管理、图书资讯管理,系统将用户的注册数量、收藏数量、浏览数量、评论数量统计出来,形成可视化图表,提供直观的数据展示,方便管理员查看管理。本系统采用B/S模式,提供更加安全的数据处理和业务逻辑处理,使用前后端分离设计,提高系统的性能。前端使用VUe框架和Element-UI组件,实现数据双向绑定,数据与视图之间的同步更新,提高代码的复用率,方
4、便管理维护代码;后端用SPringBoOt框架和MyBatiS-PliIS框架,简化开发体检;后台数据库使用的是MySQL数据库管理系统,对数据进行存储和管理。关键字:图书推荐;相似度;协同过滤算法论文类型:工程设计AbstractWiththerapiddevelopmentofnetworkandinformationtechnology,thenumberofe-bookresourcesisalsogrowingatanalarmingrate,andmoreandmoreusersarebuyingbooksthroughbookbuyingwebsitesorreadinge-bo
5、oksonbookreadingwebsites.Whethertheyarebuyingbooksonlineorreadingbooksonline,theyallfacethesameproblem,howtoquicklyretrievebooksofinteresttousersfromthevastamountofbookresources.Iftherecommendationfunctionisaddedtothebookbuyingwebsiteandreadingwebsitetoprovideuserswithanexclusivepersonalizedbookreco
6、mmendationlist,itcanenhancetheuserexperience,improvethequeryefficiencyandincreasetheuserretentionrate.Thisbookrecommendationsystemcombinescollaborativefilteringalgorithmstoautomaticallygenerateapersonalizedrecommendationlistbasedontheusersbookcollectioninformation,whichcanhelpusersquicklylocatetarge
7、tbooks.Thesystemisdividedintotwoparts:frontendmanagementandbackendmanagement.Thefront-enduserscanviewthepersonalizedrecommendationlist,collectbooks,readbooks,reviewbooksandmodifypersonalinformationafterloggingin.Thepersonalizedbookrecommendationlistusesacollaborativefilteringalgorithm,whichusestheco
8、sinesimilarityformulatocalculatethesimilaritybetweenbooktypesbasedonthebooktypescollectedbytheuser,countsthenumberoftimeseachbooktypeiscollectedinthecurrentuserscollectionlist,andcalculatestheuserspreferenceforotherbooktypesbasedonthesimilarityofthebooktypesandthenumberofcollections.Fromthecalculate
9、dpreferences,wetakethebookgenrecorrespondingtothemaximumvalue,whichisthemostrecommended,andthentakethetopeightrecordswiththehighestnumberofviewsinthegenreasarecommendationlisttoprovideuserswithpersonalizedbookrecommendations.Thefunctionsthatcanberealizedbytheadministratorinthebackgroundincludeuserin
10、formationmanagement,bookinformationmanagement,popularbookinformationmanagement,bookchaptermanagement,bookreviewmanagement,andbookinformationmanagement.Thesystemcountsthenumberofuserregistrations,thenumberofcollections,thenumberofbrowsing,andthenumberofreviews,formingavisualcharttoprovideanintuitived
11、atadisplayfortheadministratortoviewandmanage.ThesystemadoptsB/Smodeltoprovidemoresecuredataprocessingandbusinesslogicprocessing,andusesfrontandback-endseparationdesigntoimprovetheperformanceofthesystem.Thefront-endusesVueframeworkandElement-Ulcomponenttorealizetwo-waydatabindingandsynchronousupdateb
12、etweendataandview,whichimprovesthecodereuserateandfacilitatesthemanagementandmaintenanceofcode;theback-endusesSpringBootframeworkandMyBatis-Plusframeworktosimplifythedevelopmentphysicalexamination;theback-enddatabaseusesMySQLdatabasemanagementsystemtostoreandmanagedata,andmanagementofdata.KeyWords:b
13、ookrecommendation;Similarity;CollaborativeHlteringalgorithm目录摘要IAbstractII目录IV1引言11.1 本课题研究背景及研究意义11.2 本课题的基本内容11.3 本课题研究的重点和难点21.4 论文提纲22系统分析32.1 系统概述32.1.1 系统的总体功能需求和性能要求32.1.2 系统开发的框架42.2 可行性分析42.2.1 经济可行性42.2.2 技术可行性52.2.3 操作可行性52.2.4 法律可行性52.3 系统功能分析53需求分析73.1 业务流程73.2 系统范围73.3 数据流图83.4 数据字典94总
14、体设计144.1 系统总体结构设计144.2 系统接口设计144.2.1 用户接口144.2.2 外部接口154.2.3 内部接口164.3 软件体系结构175详细设计195.1 功能模块设计195.2 输入/输出格式设计225.3 人机对话设计235.4 界面设计245.4.1 用户界面设计245.4.2 菜单设计275.4.3 对话框设计275.5 数据库设计275.5.1 概念结构设计275.5.2 逻辑结构设计305.5.3 物理结构设计315.5.4 数据库安全356系统实现366.1 开发平台366.2 开发工具366.3 技术框架主要功能模块流程和编码376.4 本课题中的关键技
15、术407系统的测试与维护447.1 测试用例与测试结果447.2 系统维护45结论46参考文献47致谢481引言1.1 本课题研究背景及研究意义随着互联网的发展,网上的图书资源变得越来越丰富,越来越多的用户开始选择上网查找、购买、借阅书籍。海量的图书信息给用户带来了更多的选择,同时也给用户带来了不小的困扰。传统的解决方式是基于被动式响应模式,例如用户在查询图书信息时,由于常用的购书网站、阅读网站通常是按照图书的最新发布时间或者最近的图书评论时间等方式形成一个图书列表呈现给用户,该列表针对的是所以用户而不是特定个人,用户不能从图书列表中快速找到自己感兴趣的图书。图书推荐系统是一个良好的解决方案,
16、能够借助用户收藏记录计算图书类型相似度,为用户提供个性化推荐列表,方便用户浏览阅读。图书推荐系统的核心是利用推荐算法形成个性化推荐列表。在众多推荐算法中分析,选择合适的算法,例如基于用户的协同过滤算法依据用户的评分信息进行推荐,存在数据比较稀疏的问题,这就导致在推荐过程形成的列表不太符合用户喜好。基于物品的推荐很好的解决数据稀疏性问题,因此,在实际应用中,将基于物品的协同过滤算法和计算喜好程度的算法相结合,优化推荐功能,为用户生成更准确的个性化推荐列表。由于推荐系统根据用户历史行为数据发现用户喜好,因此具有很大的实用价值,比如可以在常见的购买网站和借阅网站中增加推荐系统,利用推荐系统可以将用户
17、被动搜索方式转化为系统主动推荐,节省搜索时间。1.2 本课题的基本内容本课题主要研究基于协同过滤算法的图书推荐系统的设计与实现,主要内容包括需求分析、算法设计、系统设计实现以及系统测试四个方面。1 .需求分析对现有的购买网站、借阅网站以及阅读网站首页的推荐信息进行调查分析,发现大多数的网站是根据图书发布的时间和图书评分进行推荐的,推荐结果面向所有用户,无法根据个人喜好进行个性化推荐。通过与部分用户沟通,获取用户需求,即在购买网站、借阅网站以及阅读网站中增加个性化推荐列表;分析用户需求,得到图书推荐系统的功能需求、性能需求等信息。2 .算法设计为了更好的实现个性化推荐,需要将图书推荐系统与协同过
18、滤算法相结合。通过对基于用户的协同过滤算法和基于物品的协同过滤算法两种算法进行分析,比较哪一种算法生成的推荐列表更加精确,最终选择基于物品的协同过滤算法实现个性化推荐。3 .系统设计与实现系统采用B/S模式,前端使用Vue框架和Elemenl-UI组件,后端使用SpringBootMyBatiS-Pkis框架,后台数据库选择MySQL数据库管理系统。在详细设计中,根据用户和管理员的业务范围不同,设计不同的功能模块,确定每个模块的接口信息;根据用户需求设计完整性高、安全性好的数据库,对数据进行存储和管理;用户页面设计应该具有简洁清晰、使用简单等特点,增加人机对话,用于提示用户操作,增强用户体验感
19、。4 .系统测试在系统测试过程中,对于每一个功能模块,编写详细测试用例,覆盖各种可能情况和错误场景,描述测试需要输入的数据以及期望得到的结果。通过测试用例模拟系统使用情况,发现系统的不足,及时维护更新,确保系统能够正常运行。1.3 本课题研究的重点和难点该系统的重难点包括以下部分:1 .数据库设计数据库设计是一个非常关键的过程,直接影响着系统的效率和稳定性。根据不同角色的业务需求,明确需要的实体属性、主键、外键、索引以及相关约束条件和数据类型等方面的问题。2 .算法设计在众多算法中分析算法的优缺点,根据具体情况选择合适的协同过滤算法,设计高效的计算方案,解决数据稀疏性的问题;在计算过程中要根据
20、历史行为选择计算参数,将计算结果存储到二维矩阵中。3 .前后端开发前端设计需要注重用户体验和交互设计,以使用户可以方便、快速、直观地操作应用程序。在开发过程中,需要合理设计页面布局、色彩搭配、响应式设计、无障碍设计等方面,以提升用户使用体验。后端设计需要注重数据处理和存储管理,以保证系统可以高效、稳定地运行,并确保数据的安全性。需要了解如何正确设置和使用各种数据库、常见框架和技术来解决数据存储问题。1.4 论文提纲1 .弓I言2 .系统分析3 .需求分析4 .总体设计5 .详细设计6 .系统实现7 .系统的测试和维护2系统分析对该系统进行综合分析,确定系统的功能需求、性能需求、技术要求和性能指
21、标。确保系统能够达到用户的期望和需求,并且在经济、技术、操作上均是可行的,且具有可靠性和可扩展性。2.1 系统概述1 .1.1系统的总体功能需求和性能要求图书推荐系统就是通过分析用户的收藏信息来为用户推荐感兴趣的图书,方便用户查询图书,节省时间。该系统的主要功能如下:2 .功能需求(I)用户注册和登录:在登录时选择不同角色,输入用户名和密码,通过系统验证进入到相对应的系统首页。(2)个人中心:用户可以在个人中心更新资料,如用户名、密码、电话号码、头像等;(3)图书搜索:用户可以通过关键字、分类等方式进行图书查询,并且可以将感兴趣的图书加入到收藏列表中。(4)评价管理:用户可以对已阅读过的图书进
22、行评论,用于用户参考;管理员收到该书评论后及时回复反馈。(5)生成推荐列表:该模块是系统的核心功能,系统根据用户的收藏列表,通过协同过滤算法计算相似度并生成与其兴趣相似的图书推荐列表。(6)图书管理:管理员能够对图书信息进行增加、删除、修改、查询等操作。(7)用户管理:管理员能够对图书信息进行增加、删除、修改、查询等操作,在修改时可以根据用户需求修改相应部分。(8)章节管理:管理员对图书章节进行基本的增加、删除、修改、查询等操作。管理员添加章节信息后,用户可以直接图书详情页面阅读该本图书。(9)图书资讯管理:管理员对图书资讯信息进行增加、修改、删除、查询等操作。3 .性能需求(1)可靠性数据方
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