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如何用ElasticSearch實(shí)現(xiàn)基于標(biāo)簽的興趣推薦

本篇文章為大家展示了如何用ElasticSearch實(shí)現(xiàn)基于標(biāo)簽的興趣推薦，內(nèi)容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細(xì)介紹希望你能有所收獲。

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前言

下面將通過ElasticSearch（簡稱ES）倒排索引的特性實(shí)現(xiàn)基于標(biāo)簽的興趣推薦

前提

  • 操作系統(tǒng)：ubuntu 20.04

  • Docker version 19.03.8

  • ElasticSearch 7.X

用到的工具

  • Curl工具，推薦Insomnia

  • ES GUI工具， 推薦appbaseio/dejavu

推薦原理

  • 文章索引中有字段tags，存儲了文章有關(guān)的標(biāo)簽

  • 每個用戶都有自己的興趣標(biāo)簽tags

  • 興趣推薦就是用興趣標(biāo)簽去匹配文章的標(biāo)簽，用戶的一個興趣標(biāo)簽命中N篇文章，用戶的多個興趣標(biāo)簽命中M篇文章，M和N有交叉，即文章中有重復(fù)，重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)最多的文章就是最貼近用戶興趣的。原理理解起來簡單，使用ES的目的是解決快速查詢和排序的問題。

安裝ES

docker環(huán)境安裝單機(jī)版ES，用來測試

docker run -d --name elasticsearch -v /home/cherokee/docker-data/es-data:/usr/share/elasticsearch/data -e http.cors.enabled=true -e http.cors.allow-origin="*" -e http.cors.allow-headers=X-Requested-With,X-Auth-Token,Content-Type,Content-Length,Authorization -e http.cors.allow-credentials=true  -p 9200:9200 -p 9300:9300 -e "discovery.type=single-node" successage/es-ik

在本地啟動了ES服務(wù)，通過 http://localhost:9200 可以訪問

創(chuàng)建索引

創(chuàng)建一個名為rcmd的索引

curl --request PUT \
  --url http://localhost:9200/rcmd

申明索引

curl --request PUT \
  --url http://localhost:9200/rcmd/_mapping \
  --header 'content-type: application/json' \
  --data '{
	"properties": {
		"tags": {
			"type": "keyword",
			"store": true
		},
		"update_time": {
			"type": "date",
			"store": true
		}
	}
}'

兩個字段：

  • tags，文章的興趣標(biāo)簽，keyword類型就是不需要全文檢索，標(biāo)簽以數(shù)組的形式存放

  • update_time，更新時間，這是給興趣推薦加一個額外的排序條件，實(shí)際項(xiàng)目中往往是需要結(jié)合時間和匹配度來排序的

模擬數(shù)據(jù)

插入一些數(shù)據(jù)

curl --request POST \
  --url http://localhost:9200/rcmd/_doc \
  --header 'content-type: application/json' \
  --data '{
	"tags": [
		"布料",
		"抹布",
		"褲子",
		"衣服",
		"生活"
	],
	"update_time": "2020-06-01T00:02:11.030"
}'

再插入一條，同樣標(biāo)簽，但是時間不一樣，后面例子中有妙用

curl --request POST \
  --url http://localhost:9200/rcmd/_doc \
  --header 'content-type: application/json' \
  --data '{
	"tags": [
		"布料",
		"抹布",
		"褲子",
		"衣服",
		"生活"
	],
	"update_time": "2020-07-01T00:02:11.030"
}'
curl --request POST \
  --url http://localhost:9200/rcmd/_doc \
  --header 'content-type: application/json' \
  --data '{
	"tags": [
		"啤酒",
		"米酒",
		"飲料",
		"餐飲",
		"生活"
	],
	"update_time": "2020-06-02T00:02:11.030"
}'
curl --request POST \
  --url http://localhost:9200/rcmd/_doc \
  --header 'content-type: application/json' \
  --data '{
	"tags": [
		"火鍋",
		"自助餐",
		"外賣",
		"燒烤",
		"餐飲"
	],
	"update_time": "2020-06-03T00:02:11.030"
}'
curl --request POST \
  --url http://localhost:9200/rcmd/_doc \
  --header 'content-type: application/json' \
  --data '{
	"tags": [
		"太陽",
		"月亮",
		"大海",
		"星星",
		"自然"
	],
	"update_time": "2020-06-01T00:02:11.030"
}'
curl --request POST \
  --url http://localhost:9200/rcmd/_doc \
  --header 'content-type: application/json' \
  --data '{
	"tags": [
		"人類",
		"動物",
		"植物",
		"地球",
		"自然"
	],
	"update_time": "2020-06-01T00:02:11.030"
}'
curl --request POST \
  --url http://localhost:9200/rcmd/_doc \
  --header 'content-type: application/json' \
  --data '{
	"tags": [
		"男人",
		"女人",
		"小孩",
		"老人",
		"人類"
	],
	"update_time": "2020-06-02T00:02:11.030"
}'

最終數(shù)據(jù)如下 如何用ElasticSearch實(shí)現(xiàn)基于標(biāo)簽的興趣推薦

固定分?jǐn)?shù)查詢

curl --request POST \
  --url http://localhost:9200/rcmd/_search \
  --header 'content-type: application/json' \
  --data '{
	"query": {
		"bool": {
			"should": [
				{
					"constant_score": {
						"boost": 1,
						"filter": {
							"match": {
								"tags": "生活"
							}
						}
					}
				},
				{
					"constant_score": {
						"boost": 1,
						"filter": {
							"match": {
								"tags": "衣服"
							}
						}
					}
				},
				{
					"constant_score": {
						"boost": 1,
						"filter": {
							"match": {
								"tags": "火鍋"
							}
						}
					}
				}
			]
		}
	}
}'

should表達(dá)式的意義是匹配“生活”、“衣服”、“火鍋”三個標(biāo)簽中任何一個的文章都可以返回。用constant_score查詢，如果某個文章涵蓋標(biāo)簽越多分值就越高。也就是說如果某個文章標(biāo)簽完全涵蓋了這三個標(biāo)簽，那么它的分值最高的。查詢結(jié)果如下：

{
  "took": 2,
  "timed_out": false,
  "_shards": {
    "total": 1,
    "successful": 1,
    "skipped": 0,
    "failed": 0
  },
  "hits": {
    "total": {
      "value": 4,
      "relation": "eq"
    },
    "max_score": 2.0,
    "hits": [
      {
        "_index": "rcmd",
        "_type": "_doc",
        "_id": "brQO63MBTdXKc2eArv9A",
        "_score": 2.0,
        "_source": {
          "tags": [
            "布料",
            "抹布",
            "褲子",
            "衣服",
            "生活"
          ],
          "update_time": "2020-06-01T00:02:11.030"
        }
      },
      {
        "_index": "rcmd",
        "_type": "_doc",
        "_id": "b7QP63MBTdXKc2eAPf_Y",
        "_score": 2.0,
        "_source": {
          "tags": [
            "布料",
            "抹布",
            "褲子",
            "衣服",
            "生活"
          ],
          "update_time": "2020-07-01T00:02:11.030"
        }
      },
      {
        "_index": "rcmd",
        "_type": "_doc",
        "_id": "cLQQ63MBTdXKc2eA6_8v",
        "_score": 1.0,
        "_source": {
          "tags": [
            "啤酒",
            "米酒",
            "飲料",
            "餐飲",
            "生活"
          ],
          "update_time": "2020-06-02T00:02:11.030"
        }
      },
      {
        "_index": "rcmd",
        "_type": "_doc",
        "_id": "cbQS63MBTdXKc2eAcP-N",
        "_score": 1.0,
        "_source": {
          "tags": [
            "火鍋",
            "自助餐",
            "外賣",
            "燒烤",
            "餐飲"
          ],
          "update_time": "2020-06-03T00:02:11.030"
        }
      }
    ]
  }
}

有兩篇文章涵蓋了其中兩個標(biāo)簽“生活”和“衣服”，得分為2，排到了前面。這個排序基本滿足了興趣匹配的要求。

興趣標(biāo)簽權(quán)值

實(shí)際的項(xiàng)目中往往是用戶的興趣標(biāo)簽的權(quán)值不一樣，假設(shè)用戶的興趣標(biāo)簽是["火鍋","生活","衣服"]，排在越前面的權(quán)重越高，查詢的時候需要給關(guān)鍵詞設(shè)定權(quán)重，上面的查詢語句所有boost都是默認(rèn)值1，現(xiàn)在根據(jù)需求改動權(quán)值再查詢。

curl --request POST \
  --url http://localhost:9200/rcmd/_search \
  --header 'content-type: application/json' \
  --data '{
	"query": {
		"bool": {
			"should": [
				{
					"constant_score": {
						"boost": 1,
						"filter": {
							"match": {
								"tags": "生活"
							}
						}
					}
				},
				{
					"constant_score": {
						"boost": 4,
						"filter": {
							"match": {
								"tags": "衣服"
							}
						}
					}
				},
				{
					"constant_score": {
						"boost": 6,
						"filter": {
							"match": {
								"tags": "火鍋"
							}
						}
					}
				}
			]
		}
	}
}'

分別給三個詞加上權(quán)重6、4、1，查詢結(jié)果如下：

{
  "took": 1,
  "timed_out": false,
  "_shards": {
    "total": 1,
    "successful": 1,
    "skipped": 0,
    "failed": 0
  },
  "hits": {
    "total": {
      "value": 4,
      "relation": "eq"
    },
    "max_score": 6.0,
    "hits": [
      {
        "_index": "rcmd",
        "_type": "_doc",
        "_id": "cbQS63MBTdXKc2eAcP-N",
        "_score": 6.0,
        "_source": {
          "tags": [
            "火鍋",
            "自助餐",
            "外賣",
            "燒烤",
            "餐飲"
          ],
          "update_time": "2020-06-03T00:02:11.030"
        }
      },
      {
        "_index": "rcmd",
        "_type": "_doc",
        "_id": "brQO63MBTdXKc2eArv9A",
        "_score": 5.0,
        "_source": {
          "tags": [
            "布料",
            "抹布",
            "褲子",
            "衣服",
            "生活"
          ],
          "update_time": "2020-06-01T00:02:11.030"
        }
      },
      {
        "_index": "rcmd",
        "_type": "_doc",
        "_id": "b7QP63MBTdXKc2eAPf_Y",
        "_score": 5.0,
        "_source": {
          "tags": [
            "布料",
            "抹布",
            "褲子",
            "衣服",
            "生活"
          ],
          "update_time": "2020-07-01T00:02:11.030"
        }
      },
      {
        "_index": "rcmd",
        "_type": "_doc",
        "_id": "cLQQ63MBTdXKc2eA6_8v",
        "_score": 1.0,
        "_source": {
          "tags": [
            "啤酒",
            "米酒",
            "飲料",
            "餐飲",
            "生活"
          ],
          "update_time": "2020-06-02T00:02:11.030"
        }
      }
    ]
  }
}

可以看到包含“火鍋”的文章排到了第一，包含“衣服”和“生活”的文章雖然兩個詞都命中，但是在權(quán)值的弱化之下排到了第二第三位。

多條件排序

curl --request POST \
  --url http://localhost:9200/rcmd/_search \
  --header 'content-type: application/json' \
  --data '{
	"query": {
		"function_score": {
			"query": {
				"bool": {
					"must": [
						{
							"range": {
								"update_time": {
									"from": "2020-06-01",
									"to": "2020-08-01"
								}
							}
						},
						{
							"bool": {
								"should": [
									{
										"term": {
											"tags": {
												"term": "火鍋",
												"boost": 2
											}
										}
									},
									{
										"term": {
											"tags": {
												"term": "衣服",
												"boost": 1
											}
										}
									},
									{
										"term": {
											"tags": {
												"term": "生活",
												"boost": 1
											}
										}
									}
								]
							}
						}
					]
				}
			},
			"functions": [
				{
					"gauss": {
						"update_time": {
							"scale": "3d",
							"origin": "2020-07-02T00:01:00.000"
						}
					}
				}
			]
		}
	},
	"_source": {
		"include": [
			"tags",
			"update_time"
		]
	},
	"from": 0,
	"size": 10
}'

以上是相對完整的一個查詢，首先對update_time發(fā)布時間做了限制，只選擇一定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，隨后是標(biāo)簽的匹配，多個標(biāo)簽匹配條件之間是"OR"的關(guān)系，標(biāo)簽具有不同的權(quán)重，接下來用衰減函數(shù)gauss對update_time做衰減排序，衰減函數(shù)的意義是越近越好，scale": "3d"就是以3天為一個階梯先對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，相同階梯內(nèi)的數(shù)據(jù)再按照標(biāo)簽匹配度排序。 注：gauss中的origin可以不指定 最終的查詢結(jié)果：

{
  "took": 2,
  "timed_out": false,
  "_shards": {
    "total": 1,
    "successful": 1,
    "skipped": 0,
    "failed": 0
  },
  "hits": {
    "total": {
      "value": 4,
      "relation": "eq"
    },
    "max_score": 3.6649413,
    "hits": [
      {
        "_index": "rcmd",
        "_type": "_doc",
        "_id": "b7QP63MBTdXKc2eAPf_Y",
        "_score": 3.6649413,
        "_source": {
          "update_time": "2020-07-01T00:02:11.030",
          "tags": [
            "布料",
            "抹布",
            "褲子",
            "衣服",
            "生活"
          ]
        }
      },
      {
        "_index": "rcmd",
        "_type": "_doc",
        "_id": "cbQS63MBTdXKc2eAcP-N",
        "_score": 4.4511746E-28,
        "_source": {
          "update_time": "2020-06-03T00:02:11.030",
          "tags": [
            "火鍋",
            "自助餐",
            "外賣",
            "燒烤",
            "餐飲"
          ]
        }
      },
      {
        "_index": "rcmd",
        "_type": "_doc",
        "_id": "cLQQ63MBTdXKc2eA6_8v",
        "_score": 1.764942E-30,
        "_source": {
          "update_time": "2020-06-02T00:02:11.030",
          "tags": [
            "啤酒",
            "米酒",
            "飲料",
            "餐飲",
            "生活"
          ]
        }
      },
      {
        "_index": "rcmd",
        "_type": "_doc",
        "_id": "brQO63MBTdXKc2eArv9A",
        "_score": 2.8566082E-32,
        "_source": {
          "update_time": "2020-06-01T00:02:11.030",
          "tags": [
            "布料",
            "抹布",
            "褲子",
            "衣服",
            "生活"
          ]
        }
      }
    ]
  }
}

同樣是匹配了“衣服”和“生活”的兩篇文章，一篇在最前面，一篇在最后面，是因?yàn)閡pdate_time的緣故，一篇是7月1日發(fā)布的，另一篇在6月1日，不在同一時間階梯內(nèi)，日期久遠(yuǎn)的排到了后面。中間的兩篇，各自匹配了一個標(biāo)簽，分別是“燒烤”和“生活”，兩篇文章時間階梯沒有明顯的區(qū)別，然而匹配“火鍋”的排到了前面，是因?yàn)椤盎疱仭钡年P(guān)鍵詞加了較高的權(quán)重。 至此，我們實(shí)現(xiàn)了按照標(biāo)簽匹配文章，并且結(jié)合了時間因素和匹配度評分的興趣推薦。

  • 以上例子沒有在超大數(shù)據(jù)環(huán)境下測試過，還沒有具體的性能指標(biāo)。

上述內(nèi)容就是如何用ElasticSearch實(shí)現(xiàn)基于標(biāo)簽的興趣推薦，你們學(xué)到知識或技能了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或者豐富自己的知識儲備，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

標(biāo)題名稱：如何用ElasticSearch實(shí)現(xiàn)基于標(biāo)簽的興趣推薦
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