協同過濾推薦的高校社團系統＊

李柯諭，何明昌，吳 丹，高利新，王陳培

(溫州大學數理學院，浙江 溫州 325035)

0 引言

目前大學生社團規模激增，加大了社團管理的難度，為此，有部分高校開發了高校社團系統。高校社團系統的開發并不簡單，設計語義分析、算法[1]以及系統軟硬件環境的搭建。目前許多已有系統基本上是網頁版，在移動設備上使用往往十分不便。

本文基于協同過濾算法，開發了移動版高校社團系統，來提升社團工作效率。

1 技術實現

1.1 開發語言

PHP 語言是目前最流行的編程語言，并且具有開源性、數據庫連接的廣泛性等優點，上手容易，在補丁漏洞升級過程中，核心部分植入簡單易行，且速度快[2]，與Java、Python 等語言進行對比之后，我們選擇采用PHP進行后臺開發。

1.2 技術結構

為實現高校社團組織工作交流、文件上傳下載等功能，系統采用Okhttp 框架，同時為增加功能多樣化，系統預留了功能擴增接口；考慮到安全性和便捷性，APP 采用Ubuntu GNU/Linux 操作系統，在登錄時采用JWT Token 進行身份驗證，并對重要的數據進行MD5 加密存儲；考慮到高校社團數量及使用人員較多，采用CDN，以保障服務器流暢。

1.3 Android前端

Android 系統基于Linux 系統，其具有代碼開源的特點，兼容性也比較好，是目前在移動應用使用最多的系統。通過Android系統，前端采用MVP三層架構體系，使Controller 和View 做到完全解耦，避免View具有過于復雜的業務邏輯，減少Activity或Fragment的代碼數量，這樣做可以通過創建接口的方式增加系統靈活性，降低開發和維護的成本[3]。

1.4 后臺架構

LAMP 架構有著開源、大量的額外組件和擴展功能模塊、代碼簡潔易于開發、方便易用和安全穩定等優點，LAMP框架的后端采用MySQL數據庫服務，可以存儲各種賬號信息、產品信息、客戶資料、業務數據等，其他程序可以通過SQL 語句進行查詢、更改，同時還采用PHP 語言解釋動態網頁文件，提供Web 應用程序開發和運行環境[4]，所以我們后臺采用LAMP 架構，考慮到讀寫效率和線程安全，數據存儲方面采用Redis非關系型數據庫，這樣就可以很好彌補存儲數據讀取數據慢的不足，另外我們系統還引入華為云開放云存儲服務，以保證大量的上傳和下載視頻等文件。

1.5 數據庫

在系統后臺數據處理方面，主要涉及的數據表有用戶個人信息表、社團信息表、用戶與社團關系表。

⑴用戶個人信息表主要記錄用戶姓名、ID、賬號密碼等字段，如表1所示。

表1 用戶個人信息表（organization_user）

⑵ 社團信息表主要記錄社團名稱，類型等，如表2所示。

表2 社團信息表（organization_organization）

⑶用戶與社團關系表主要記錄用戶是否加入社團、加入的社團id等，如表3所示。

在除上述的三個主要的數據表之外，系統還設計了用戶好友表、社團聯結表等相關表格。

2 系統功能設計

2.1 需求分析

從使用者角度考慮，系統將用戶群體分為四類，普通用戶，注冊用戶，社團管理員，系統管理員。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、瀏覽相關社團活動，加入、創建社團，與其他用戶進行社交行為等;社團管理員可以發布、管理社團活動，審批和管理管理社員;系統管理員可以對申請的社團進行政治、法律審查，對所有注冊的用戶、社團進行管理與維護。

2.2 主要功能分析

系統平臺主要分為社團、首頁、個人（我的）三個模塊。

⑴社團

主要這社團的一些信息。普通用戶可以瀏覽相關信息，系統會根據用戶的瀏覽記錄，通過協同過濾算法推薦相關的社團，并指導其注冊加入相關社團；

⑵首頁

有加入社團的活動推薦、搜索框，搜索社團、活動及聯系人等功能。用戶找到自己心儀的社團的時候，可以點進該社團界面進行申請加入社團。加入社團后：會顯示社團內的活動，有社團歷史活動，正在進行的社團活動，以及未進行的社團活動，同時顯示社團內成員及成員狀態。用戶加入某個社團后，可與參與該社團的相關活動、打卡、發表與社團相關的消息等。

⑶我的

主要是個人信息。可以查看個人及修改信息、社交列表、查看好友聯系人基礎信息及狀態；加入社團的活動推薦，同時有搜索框，點進搜索框搜索相關社團、活動及聯系人。另外有便捷系統設置及退出賬號，具體展示如圖1所示。

圖1 APP界面功能

2.3 功能實現

⑴JSON數據交換格式

目前流行的數據交換格式有XML，JSON，YAML等格式，JSON 格式易于閱讀和編寫，同時也易于機器解析和生成，是一種輕量級的數據交換格式，與XML 或HTML 片段相比，JSON 提供了更好的簡單性和靈活性，因此本系統采用JSON 格式進行前臺與后臺數據交換。

⑵注冊及實名認證

在注冊填寫信息時，姓名、性別、學校學院、學號、班級、電話號碼等是必填字段，郵箱、住址等是選填信息；在核對用戶注冊信息格式無誤后，通過與已經注冊的用戶數據進行對比，若關鍵字無重復則可進行下一步驗證，否則顯示相關信息重復，注冊失敗。

token 認證是在請求中發送token 而不是發送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token，cookie 也僅僅是一個存儲機制而不是用于認證，這樣就不會將信息存儲在Session 中，減少了對session 的操作，token 是有時效的，一段時間之后用戶需要重新驗證[5]?；趖oken 這樣的特點，系統在實名認證方面，采取基于token 的認證方式，即用戶不小心退出時，短時間內再次登錄不需要再次輸入賬號密碼，這樣保障了用戶的便利性和體驗感，同時提高了安全性和擴展性。

⑶基于協同過濾的用戶推薦

用戶注冊時，可以綁定QQ 號或者微信號來進行獲取數據，這樣就可以減少一些信息錄入，減輕用戶的工作量，同時通過用戶在QQ 號或微信號的一些標簽推測出用戶的喜好，利用用戶選擇的標簽來推薦其喜歡的社團。

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

而Item-CF 算法基于假設“用戶會喜歡與他過往喜歡的項目相似的項目”，從與用戶（U）過往喜歡的社團與活動有較高相似度的社團與活動集合（W）中，選取用戶（U）未采取任何行動的社團與活動，推薦給用戶（U）;兩者的基礎思想是相似的，這里只對如何實現基于物品的協同過濾算法（Item-CF）進行較為詳細的解釋。

創建社團與活動時采取的是標簽，借用共同標簽占總體標簽的比例來計算相似度，這里采取Jaccard公式，公式為：

主要思想是去重的jaccard系數,算法如下。

①先定義A∩B函數：

② 對兩組數據進行逐一比較，在相同時進行數量增加：

③返回相同的個數：

④再定義A∪B函數：

⑤對兩組數據進行逐一比較，在取得不重復的時候進行數量增加：

⑥返回不重復的個數：

⑦計算|A∩B|/|A∪B|函數：

⑧判斷數組是否為0，輸入數組的值：

⑨最后返回值：

為降低熱門活動和熱門社團對于推薦的準確率的影響，在計算用戶相似度時，系統采取加入懲罰因子的解決方案，將項目出現次數的對數取倒數作為懲罰因子，其中，N（i）表示項目i 出現的次數；i 表示用戶u 和v 共同感興趣的活動；分母則表示用戶u 和用戶v有所行動的社團和活動的集合長度，公式如下：

3 結束語

本文基于協同過濾算法開發了移動版高校社團系統。師生通過手機登錄該系統進行各種日常、學習活動?？梢噪S時隨地辦公，發布及參加相關活動，進行社團規劃和活動策劃。系統還為大學生參加各類社團提供了學習、交流、鍛煉的機會，以滿足學生個性化發展的需要。