基于TensorFlow+CNN+协同过滤算法的智能电影推荐系统——深度学习算法应用(含微信小程序、ipynb工程源码)+MovieLens数据集（六）

2023-09-21 20:40:45

目录

在这里插入图片描述

前言

本项目专注于MovieLens数据集，并采用TensorFlow中的2D文本卷积网络模型。它结合了协同过滤算法来计算电影之间的余弦相似度，并通过用户的交互方式，以单击电影的方式，提供两种不同的电影推荐方式。

首先，项目使用MovieLens数据集，这个数据集包含了大量用户对电影的评分和评论。这些数据用于训练协同过滤算法，以便推荐与用户喜好相似的电影。

其次，项目使用TensorFlow中的2D文本卷积网络模型，这个模型可以处理电影的文本描述信息。模型通过学习电影的文本特征，能够更好地理解电影的内容和风格。

当用户与小程序进行交互时，有两种不同的电影推荐方式：

  1. 协同过滤推荐：基于用户的历史评分和协同过滤算法，系统会推荐与用户喜好相似的电影。这是一种传统的推荐方式，通过分析用户和其他用户的行为来推荐电影。

  2. 文本卷积网络推荐：用户可以通过点击电影或输入文本描述，以启动文本卷积网络模型。模型会分析电影的文本信息，并推荐与输入的电影或描述相匹配的其他电影。这种方式更注重电影的内容和情节相似性。

综合来看，本项目融合了协同过滤和深度学习技术，为用户提供了两种不同但有效的电影推荐方式。这可以提高用户体验，使他们更容易找到符合他们口味的电影。

总体设计

本部分包括系统整体结构图和系统流程图。

系统整体结构图

系统整体结构如图所示。
在这里插入图片描述

系统流程图

系统流程如图所示。

在这里插入图片描述

模型训练流程如图所示。

在这里插入图片描述

服务器运行流程如图所示。

在这里插入图片描述

运行环境

本部分包括Python环境、TensorFlow环境、 后端服务器、Django和微信小程序环境。

模块实现

本项目包括3个模块：模型训练、后端Django、 前端微信小程序模块，下面分别给出各模块的功能介绍及相关代码。

1. 模型训练

下载数据集，解压到项目目录下的./ml-1m文件夹下。数据集分用户数据users.dat、电影数据movies.dat和评分数据ratings.dat。

1）数据集分析

数据集网站地址为http://files.grouplens.org/datasets/movielens/ml-1m-README.txt对数据的描述。

相关博客：https://blog.csdn.net/qq_31136513/article/details/133124641#1_44

2）数据预处理

通过研究数据集中的字段类型，发现有一些是类别字段，将其转成独热编码，但是UserID、MovieID的字段会变稀疏，输入数据的维度急剧膨胀，所以在预处理数据时将这些字段转成数字。

相关博客：https://blog.csdn.net/qq_31136513/article/details/133124641#2_123

3）模型创建

相关博客：https://blog.csdn.net/qq_31136513/article/details/133125845#3_50

4）模型训练

相关博客：https://blog.csdn.net/qq_31136513/article/details/133130704#4_57

5）获取特征矩阵

本部分包括定义函数张量、生成电影特征矩阵、生成用户特征矩阵。

相关博客：https://blog.csdn.net/qq_31136513/article/details/133130704#5_240

2. 后端Django

该模块实现了推荐算法的封装与前端数据交互功能。

相关博客：https://blog.csdn.net/qq_31136513/article/details/133131103#2_Django_67

3. 前端微信小程序

该模块实现用户交互以及与后端数据的传输功能，通过微信开发者平台进行前端开发。

1）小程序全局配置文件

全局配置文件通常以APP开头，包括app.js、app.json、app.wxss等， 这些文件在新建小程序时，由微信开发者平台自动生成。

app.js相关代码如下：

//app.js
App({
  onLaunch: function () {
    console.log("app launch")
    //展示本地存储能力
    var logs = wx.getStorageSync('logs') || []
    logs.unshift(Date.now())
    wx.setStorageSync('logs', logs)
    //登录
    wx.login({
      success: res => {
      }
    });
    //获取用户信息
    wx.getSetting({
      success: res => {
        if (res.authSetting['scope.userInfo']) {
          //已经授权，可以直接调用 getUserInfo 获取头像昵称，不会弹框
          wx.getUserInfo({
            success: res => {
              //可以将res发送给后台解码出unionId
              this.globalData.userInfo = res.userInfo
              //由于 getUserInfo 是网络请求，可能会在 Page.onLoad 之后才返回
              //此处加入callback 以防止类似情况
              if (this.userInfoReadyCallback) {
                this.userInfoReadyCallback(res)
              }
            }
          })
        }
      }
    })
  },
  globalData: {
    userInfo: null,
  }
})

文件app.json为json格式，不能添加注释。pages表示小程序包含的页面，共有三个，一是电影推荐页面movies;二是个人信息页面index;三是用户登录记录logs; window是标题栏设置，可以更改文字类型、背景颜色、标题文字; tabBar是 底部导航栏，可以选择当前页面，包含各页面的路径以及图标，图标可以在阿里巴巴矢量图标库https://www.iconfont.cn/中找到，其他为默认配置。

相关代码如下：

{
  "pages": [
    "pages/movies/movies",
    "pages/index/index",
    "pages/logs/logs"
  ],
  "window": {
    "backgroundTextStyle": "light",
    "navigationBarBackgroundColor": "#fff",
    "navigationBarTitleText": "Movies",
    "navigationBarTextStyle": "black"
  },
  "tabBar": {
    "list": [
      {
        "pagePath": "pages/movies/movies",
        "text": "Movies",
        "iconPath": "/icon/movie.png",
        "selectedIconPath": "/icon/movie_selected.png"
      },
      {
        "pagePath": "pages/index/index",
        "text": "Mine",
        "iconPath": "/icon/user.png",
        "selectedIconPath": "/icon/user_selected.png"
      }
    ]
  },
  "style": "v2",
  "sitemapLocation": "sitemap.json"
}

文件app.wxss中描述了小程序的样式表，用于配置全局页面元素样式，app.wxss相关代码如下：

/**app.wxss**/
@import './weui-miniprogram/weui-wxss/dist/style/weui.wxss';
/*定义了container的样式*/
.container {
  height: 100%;
  display: flex;
  flex-direction: column;
  align-items: center;
  justify-content: space-between;
  padding: 200rpx 0;
  box-sizing: border-box;
}

2）推荐电影页面

推荐电影页面movies,包含movies.js、movies.json、movies.wxml、movies.wxss。其中movies.js记录的是逻辑层; movies.wxml记录的是视图层; movies.wxss记录页面元素的样式表；movies.json 类似于app.json,记录这个页面的相关配置信息。

相关代码如下：

//pages/movies/movies.js
Page({
  /*页面的初始数据*/
  data: {
    //电影相关信息
    movies: null,
    //推荐方式
    recommend_mode: null,
    //推荐方式选择信息
    recommend_mode_list: [{
      name: "同类型电影", value: 0, checked: "false"
    },
    {
      name: "看过这个的还喜欢看", value: 1, checked: "true"
    }]
  },
  //页面单选按钮逻辑功能函数，选择推荐方式时触发
  radioChange: function (e) {
    //用单选按钮的值给推荐方式变量赋值
    this.setData({ recommend_mode: e.detail.value })
    console.log(this.data.recommend_mode)
  },
  //推荐同类型电影
  post_st_movies: function (event) {
    var that = this;
    //向后端服务器发出请求
    wx.request({
      //这里url填写用户服务器的域名，不显示
      url: '',
      //发送数据为电影的ID
      data: {
        movie_id: event.currentTarget.dataset.movie_id,
      },
      //POST方法
      method: 'post',
      header: {
        'content-type': 'application/x-www-form-urlencoded' //默认值
      },
      //成功后执行
      success(res) {
      //更新电影信息
        that.setData({ movies: res.data })
        console.log(that.data.movies[0].movie_id);
      }
    })
  },
    //推荐看过这个电影的人喜欢的电影
  post_of_movies: function (event) {
    var that = this;
    //向后端服务器发出请求
    wx.request({
      //这里url填写用户服务器的域名，不显示
      url: '',
      //发送数据为电影的ID
      data: {
        movie_id: event.currentTarget.dataset.movie_id,
      },
      //POST方法
      method: 'post',
      header: {
        'content-type': 'application/x-www-form-urlencoded' //默认值
      },
      //成功后执行
      success(res) {
        //更新电影信息
        that.setData({ movies: res.data })
        console.log(that.data.movies[0].movie_id);
      }
    })
  },
  //电影推荐按钮的逻辑功能
  recommend_movies: function (event) {
    //如果是0模式
    if (this.data.recommend_mode == 0) {
      this.post_st_movies(event);
    }
    //如果是1模式
    else if (this.data.recommend_mode == 1) {
      this.post_of_movies(event);
    }
  },
   //随机获取电影函数逻辑功能
  get_rand_movies: function () {
    var that = this;
    //向后端服务器发出请求
    wx.request({
      //url填写用户服务器的域名，不显示
      url: '',
      data: {
      },
      //GET方法
      method: 'get',
      header: {
        'content-type': 'application/x-www-form-urlencoded' //默认值
      },
      //成功后执行
      success(res) {
        //更新电影信息
        that.setData({ movies: res.data })
        console.log(that.data.movies[0].movie_id);
      }
    })
  },
  /*生命周期函数--监听页面加载*/
  onLoad: function (options) {
    this.get_rand_movies();
  },
  /*生命周期函数--监听页面初次渲染完成*/
  onReady: function () {
  },
  /* 生命周期函数--监听页面显示*/
  onShow: function () {
  },
  /*生命周期函数--监听页面隐藏*/
  onHide: function () {
  },
  /*生命周期函数--监听页面卸载*/
  onUnload: function () {
  },
  /*页面相关事件处理函数--监听用户下拉动作*/
  onPullDownRefresh: function () {
  },
  /*页面上拉触底事件的处理函数*/
  onReachBottom: function () {
  },
  /*用户单击右上角分享*/
  onShareAppMessage: function () {
  }
})
//文件movies.json代码为空，movies.wxml相关代码如下：
<!--pages/movies/movies.wxml-->
<!--页面容器-->
<view class="container">
  <!--页面-->
  <view class="page-body">
    <!--推荐方式选择容器-->
    <view class="mode-choose-container">
      <text>请选择推荐方式：</text>
      <radio-group class="mode-choose" bindchange="radioChange">
        <radio class="radio" wx:for-items="{{recommend_mode_list}}" value="{{item.value}}" >
          <text>{{item.name}}</text>
        </radio>
      </radio-group>
    </view>
    <!--电影信息容器-->
    <view class="movie-container" wx:for="{{[0,1,2,3,4]}}" hover-class='hover_list' data-movie_id="{{movies[index].movie_id}}" bindtap="recommend_movies">
      <text>Top {{index+1}}</text>
      <!--电影名称-->
      <view class="movie-name-container">
        <text class="movie-name">
          {{movies[index].movie_name}}
        </text>
      </view>
      <!--电影流派-->
      <view class="movie-genres-container">
        <text class="movie-genres">
          {{movies[index].movie_genres}}
        </text>
      </view>
    </view>
  </view>
</view>
//movies.wxss相关代码
/* pages/movies/movies.wxss */
.container {
  /*透明度: 0.1*/
  align-items: center;
  background: #f5f5f5;
}
.page-body {
  /*透明度:0.2*/
  align-items: center;
  background: #fefefe;
  border-style: solid;
  border-color: #b2b2b2;
  border-width: thin medium medium thin;
  border-radius: 50rpx;
  width: 660rpx;
}
.mode-choose-container {
  align-items: center;
  padding:20rpx;
}
.movie-container {
  align-items: center;
  border-style: solid;
  border-color: #b2b2b2;
  border-width: thin medium medium thin;
  border-radius: 50rpx;
  margin: 20rpx 15rpx 20rpx 15rpx;
  padding:20rpx;
  text-align: center;
}
.hover_list {
  opacity: 0.9;
  background: #f7f7f7;
}

3）个人信息界面以及用户登录记录页面

这两个页面是新建小程序时系统自动生成的，不做改动。以下个人信息页面由index.js、index.html、 index.json、index.wxss等文件构成。

index.js相关代码如下：

//获取应用实例
const app = getApp()
Page({
  data: {
    motto: 'Hope you find your peace.',
    userInfo: {},
    hasUserInfo: false,
    canIUse: wx.canIUse('button.open-type.getUserInfo')
  },
  //事件处理函数
  bindViewTap: function() {
    wx.navigateTo({
      url: '../logs/logs'
    })
  },
  onLoad: function () {
    if (app.globalData.userInfo) {
      this.setData({
        userInfo: app.globalData.userInfo,
        hasUserInfo: true
      })
    } else if (this.data.canIUse){
//由于getUserInfo是网络请求，可能会在Page.onLoad后才返回
//此处加入callback 防止这种情况发生
      app.userInfoReadyCallback = res => {
        this.setData({
          userInfo: res.userInfo,
          hasUserInfo: true
        })
      }
    } else {
      //在没有 open-type=getUserInfo版本的兼容处理
      wx.getUserInfo({
        success: res => {
          app.globalData.userInfo = res.userInfo
          this.setData({
            userInfo: res.userInfo,
            hasUserInfo: true
          })
        }
      })
    }
  },
  getUserInfo: function(e) {
    console.log(e)
    app.globalData.userInfo = e.detail.userInfo
    this.setData({
      userInfo: e.detail.userInfo,
      hasUserInfo: true
    })
  }
})
//index.html相关代码
<!--index.wxml-->
<view class="container">
  <view class="userinfo">
    <button wx:if="{{!hasUserInfo && canIUse}}" open-type="getUserInfo" bindgetuserinfo="getUserInfo"> 获取头像昵称 </button>
    <block wx:else>
      <image bindtap="bindViewTap" class="userinfo-avatar" src="{{userInfo.avatarUrl}}" mode="cover"></image>
      <text class="userinfo-nickname">{{userInfo.nickName}}</text>
    </block>
  </view>
  <view class="usermotto">
    <text class="user-motto">{{motto}}</text>
  </view>
</view>
//文件index.json为空，index.wxss相关代码
/**index.wxss**/
.userinfo {
  display: flex;
  flex-direction: column;
  align-items: center;
}
.userinfo-avatar {
  width: 128rpx;
  height: 128rpx;
  margin: 20rpx;
  border-radius: 50%;
}
.userinfo-nickname {
  color: #aaa;
}
.usermotto {
  margin-top: 200px;
}

以下是用户登录记录页面，由logs.js、 logs.html、 logs.json、logs.wxss等文件构成。

logs.js相关代码如下：

//logs.js
const util = require('../../utils/util.js')
Page({
  data: {
    logs: []
  },
  onLoad: function () {
    this.setData({
      logs: (wx.getStorageSync('logs') || []).map(log => {
        return util.formatTime(new Date(log))
      })
    })
  }
})
//logs.html相关代码
<!--logs.wxml-->
<view class="container log-list">
  <block wx:for="{{logs}}" wx:for-item="log">
    <text class="log-item">{{index + 1}}. {{log}}</text>
  </block>
</view>
//logs.wxss代码如下：
.log-list {
  display: flex;
  flex-direction: column;
  padding: 40rpx;
}
.log-item {
  margin: 10rpx;
}
//文件logs.json代码
{
  "navigationBarTitleText": "查看启动日志",
  "usingComponents": {}
}

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