协同过滤推荐的高校社团系统＊

李柯谕，何明昌，吴 丹，高利新，王陈培

(温州大学数理学院，浙江 温州 325035)

0 引言

目前大学生社团规模激增，加大了社团管理的难度，为此，有部分高校开发了高校社团系统。高校社团系统的开发并不简单，设计语义分析、算法[1]以及系统软硬件环境的搭建。目前许多已有系统基本上是网页版，在移动设备上使用往往十分不便。

本文基于协同过滤算法，开发了移动版高校社团系统，来提升社团工作效率。

1 技术实现

1.1 开发语言

PHP 语言是目前最流行的编程语言，并且具有开源性、数据库连接的广泛性等优点，上手容易，在补丁漏洞升级过程中，核心部分植入简单易行，且速度快[2]，与Java、Python 等语言进行对比之后，我们选择采用PHP进行后台开发。

1.2 技术结构

为实现高校社团组织工作交流、文件上传下载等功能，系统采用Okhttp 框架，同时为增加功能多样化，系统预留了功能扩增接口；考虑到安全性和便捷性，APP 采用Ubuntu GNU/Linux 操作系统，在登录时采用JWT Token 进行身份验证，并对重要的数据进行MD5 加密存储；考虑到高校社团数量及使用人员较多，采用CDN，以保障服务器流畅。

1.3 Android前端

Android 系统基于Linux 系统，其具有代码开源的特点，兼容性也比较好，是目前在移动应用使用最多的系统。通过Android系统，前端采用MVP三层架构体系，使Controller 和View 做到完全解耦，避免View具有过于复杂的业务逻辑，减少Activity或Fragment的代码数量，这样做可以通过创建接口的方式增加系统灵活性，降低开发和维护的成本[3]。

1.4 后台架构

LAMP 架构有着开源、大量的额外组件和扩展功能模块、代码简洁易于开发、方便易用和安全稳定等优点，LAMP框架的后端采用MySQL数据库服务，可以存储各种账号信息、产品信息、客户资料、业务数据等，其他程序可以通过SQL 语句进行查询、更改，同时还采用PHP 语言解释动态网页文件，提供Web 应用程序开发和运行环境[4]，所以我们后台采用LAMP 架构，考虑到读写效率和线程安全，数据存储方面采用Redis非关系型数据库，这样就可以很好弥补存储数据读取数据慢的不足，另外我们系统还引入华为云开放云存储服务，以保证大量的上传和下载视频等文件。

1.5 数据库

在系统后台数据处理方面，主要涉及的数据表有用户个人信息表、社团信息表、用户与社团关系表。

⑴用户个人信息表主要记录用户姓名、ID、账号密码等字段，如表1所示。

表1 用户个人信息表（organization_user）

⑵ 社团信息表主要记录社团名称，类型等，如表2所示。

表2 社团信息表（organization_organization）

⑶用户与社团关系表主要记录用户是否加入社团、加入的社团id等，如表3所示。

在除上述的三个主要的数据表之外，系统还设计了用户好友表、社团联结表等相关表格。

2 系统功能设计

2.1 需求分析

从使用者角度考虑，系统将用户群体分为四类，普通用户，注册用户，社团管理员，系统管理员。普通用户可以注册，浏览公众信息，可以注册成为注册用户;注册用户可以登录，参加、浏览相关社团活动，加入、创建社团，与其他用户进行社交行为等;社团管理员可以发布、管理社团活动，审批和管理管理社员;系统管理员可以对申请的社团进行政治、法律审查，对所有注册的用户、社团进行管理与维护。

2.2 主要功能分析

系统平台主要分为社团、首页、个人（我的）三个模块。

⑴社团

主要这社团的一些信息。普通用户可以浏览相关信息，系统会根据用户的浏览记录，通过协同过滤算法推荐相关的社团，并指导其注册加入相关社团；

⑵首页

有加入社团的活动推荐、搜索框，搜索社团、活动及联系人等功能。用户找到自己心仪的社团的时候，可以点进该社团界面进行申请加入社团。加入社团后：会显示社团内的活动，有社团历史活动，正在进行的社团活动，以及未进行的社团活动，同时显示社团内成员及成员状态。用户加入某个社团后，可与参与该社团的相关活动、打卡、发表与社团相关的消息等。

⑶我的

主要是个人信息。可以查看个人及修改信息、社交列表、查看好友联系人基础信息及状态；加入社团的活动推荐，同时有搜索框，点进搜索框搜索相关社团、活动及联系人。另外有便捷系统设置及退出账号，具体展示如图1所示。

图1 APP界面功能

2.3 功能实现

⑴JSON数据交换格式

目前流行的数据交换格式有XML，JSON，YAML等格式，JSON 格式易于阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，是一种轻量级的数据交换格式，与XML 或HTML 片段相比，JSON 提供了更好的简单性和灵活性，因此本系统采用JSON 格式进行前台与后台数据交换。

⑵注册及实名认证

在注册填写信息时，姓名、性别、学校学院、学号、班级、电话号码等是必填字段，邮箱、住址等是选填信息；在核对用户注册信息格式无误后，通过与已经注册的用户数据进行对比，若关键字无重复则可进行下一步验证，否则显示相关信息重复，注册失败。

token 认证是在请求中发送token 而不是发送cookie，这样能够防止CSRF(跨站请求伪造)，就算是在APP 客户端使用cookie 存储token，cookie 也仅仅是一个存储机制而不是用于认证，这样就不会将信息存储在Session 中，减少了对session 的操作，token 是有时效的，一段时间之后用户需要重新验证[5]。基于token 这样的特点，系统在实名认证方面，采取基于token 的认证方式，即用户不小心退出时，短时间内再次登录不需要再次输入账号密码，这样保障了用户的便利性和体验感，同时提高了安全性和扩展性。

⑶基于协同过滤的用户推荐

用户注册时，可以绑定QQ 号或者微信号来进行获取数据，这样就可以减少一些信息录入，减轻用户的工作量，同时通过用户在QQ 号或微信号的一些标签推测出用户的喜好，利用用户选择的标签来推荐其喜欢的社团。

为了提高推荐的准确性，采取基于用户的协同过滤算法（User-CF）和基于物品的协同过滤算法（Item-CF）。User-CF 算法是基于假设“用户会喜欢与他兴趣相投的其他用户喜欢的项目”，从与用户（U）有较高相似度的用户集合（C）喜欢的社团与活动中，选取用户（U）未采取任何行动的社团与活动，推荐给用户（U）。

而Item-CF 算法基于假设“用户会喜欢与他过往喜欢的项目相似的项目”，从与用户（U）过往喜欢的社团与活动有较高相似度的社团与活动集合（W）中，选取用户（U）未采取任何行动的社团与活动，推荐给用户（U）;两者的基础思想是相似的，这里只对如何实现基于物品的协同过滤算法（Item-CF）进行较为详细的解释。

创建社团与活动时采取的是标签，借用共同标签占总体标签的比例来计算相似度，这里采取Jaccard公式，公式为：

主要思想是去重的jaccard系数,算法如下。

①先定义A∩B函数：

② 对两组数据进行逐一比较，在相同时进行数量增加：

③返回相同的个数：

④再定义A∪B函数：

⑤对两组数据进行逐一比较，在取得不重复的时候进行数量增加：

⑥返回不重复的个数：

⑦计算|A∩B|/|A∪B|函数：

⑧判断数组是否为0，输入数组的值：

⑨最后返回值：

为降低热门活动和热门社团对于推荐的准确率的影响，在计算用户相似度时，系统采取加入惩罚因子的解决方案，将项目出现次数的对数取倒数作为惩罚因子，其中，N（i）表示项目i 出现的次数；i 表示用户u 和v 共同感兴趣的活动；分母则表示用户u 和用户v有所行动的社团和活动的集合长度，公式如下：

3 结束语

本文基于协同过滤算法开发了移动版高校社团系统。师生通过手机登录该系统进行各种日常、学习活动。可以随时随地办公，发布及参加相关活动，进行社团规划和活动策划。系统还为大学生参加各类社团提供了学习、交流、锻炼的机会，以满足学生个性化发展的需要。