音乐推荐有独特性:用户消费是连续会话式的(听歌是一个序列),且受心情强烈影响。Spotify和网易云音乐的推荐成功证明了音乐推荐的商业价值。
mood = argmax Σ mood_score(song_i)
next = argmax sim(song_last, song_j)
import numpy as np
from collections import defaultdict
np.random.seed(42)
print("="*60+"\n音乐推荐项目\n"+"="*60)
n_users=30;n_songs=40;n_moods=4;n_genres=5
moods=["开心","忧伤","放松","活力"]
genres=["流行","摇滚","电子","古典","嘻哈"]
# 歌曲特征
song_genre=np.random.randint(n_genres,size=n_songs)
song_mood=np.random.randint(n_moods,size=n_songs)
song_energy=np.random.random(n_songs)
song_tempo=np.random.randint(60,180,n_songs)
song_pop=np.random.poisson(5,n_songs)+1
song_emb=np.random.randn(n_songs,8)
print(f"用户:{n_users} 歌曲:{n_songs}")
# 听歌序列
user_sequences=defaultdict(list)
for u in range(n_users):
n_songs_u=np.random.randint(10,30)
current_mood=np.random.randint(n_moods)
seq=[]
for _ in range(n_songs_u):
mood_songs=np.where(song_mood==current_mood)[0]
if len(mood_songs)==0:mood_songs=np.arange(n_songs)
song=np.random.choice(mood_songs)
play_ratio=np.random.random() # 播放完成率
seq.append((song,play_ratio))
if np.random.random()<0.2:current_mood=np.random.randint(n_moods)
user_sequences[u]=seq
print(f"总听歌数:{sum(len(s)for s in user_sequences.values())}")
# 协同过滤
print("\n--- 协同过滤(基于完整播放) ---")
uv=defaultdict(dict)
for u,seq in user_sequences.items():
for song,play_ratio in seq:
if play_ratio>0.5:uv[u][song]=uv[u].get(song,0)+1
# ItemCF
item_co=defaultdict(lambda:defaultdict(int))
for u,songs in uv.items():
for s1 in songs:
for s2 in songs:
if s1!=s2:item_co[s1][s2]+=1
target_songs=list(uv.get(0,{}).keys())
cf_scores=defaultdict(float)
for s in target_songs:
for s2,count in item_co[s].items():
if s2 not in uv.get(0,{}):cf_scores[s2]+=count
cf_rec=sorted(cf_scores.items(),key=lambda x:-x[1])[:5]
print(f"ItemCF推荐:{[f'歌曲{s}'for s,_ in cf_rec]}")
# 基于音频特征推荐
print("\n--- 音频特征推荐 ---")
user_profile=np.zeros(8)
for song,_ in user_sequences[0]:
user_profile+=song_emb[song]
user_profile/=max(1,len(user_sequences[0]))
audio_scores=song_emb@user_profile
audio_rec=sorted([(i,audio_scores[i])for i in range(n_songs)if i not in uv.get(0,{})],key=lambda x:-x[1])[:5]
print(f"音频特征推荐:{[(f'歌曲{i}',f'{s:.3f}')for i,s in audio_rec]}")
# 心情推荐
print("\n--- 心情推荐 ---")
# 根据用户最近听歌推断心情
recent_songs=[s for s,_ in user_sequences[0][-5:]]
recent_moods=[song_mood[s]for s in recent_songs]
from collections import Counter
current_mood=Counter(recent_moods).most_common(1)[0][0]
mood_songs=[s for s in range(n_songs)if song_mood[s]==current_mood and s not in uv.get(0,{})]
mood_rec=sorted(mood_songs,key=lambda s:-song_pop[s])[:5]
print(f"推断心情:{moods[current_mood]} 推荐:{[f'歌曲{s}'for s in mood_rec]}")
# 会话推荐
print("\n--- 会话推荐 ---")
def session_rec(sequence,k=5):
if len(sequence)<2:return[]
last_song=sequence[-1][0]
similar=sorted([(s,np.dot(song_emb[last_song],song_emb[s])/(np.linalg.norm(song_emb[last_song])*np.linalg.norm(song_emb[s])+1e-10))for s in range(n_songs)],key=lambda x:-x[1])
return[s for s,_ in similar[:k]]
sr=session_rec(user_sequences[0])
print(f"会话推荐:{[f'歌曲{s}'for s in sr]}")
✅ 验证通过
本课代码涵盖了从数据生成、模型训练到效果评估的完整流程。以下是关键步骤的详细解读:
代码设计原则:简洁可读、关键步骤有注释、结果可复现(固定随机种子)。
| 组件 | 版本 | 说明 |
|---|---|---|
| Python | 3.8+ | 推荐3.10版本 |
| NumPy | 1.21+ | 核心数值计算库 |
| SciPy | 1.7+ | 统计检验(部分课程) |
本课是第28课:音乐推荐项目,属于实战项目阶段。我们系统学习了本课的核心概念、数学原理和代码实现,并通过实机运行验证了算法的正确性。
练习1:实现基于GRU的序列音乐推荐
练习2:实现音频特征提取(tempo/energy/valence)
练习3:实现场景化推荐(运动/学习/睡眠)
练习4:实现音乐发现度指标
| 公司 | 场景 | 核心技术 |
|---|---|---|
| 字节跳动 | 抖音/TikTok | 多目标排序+实时特征+双塔召回 |
| 阿里巴巴 | 淘宝推荐 | DIN/DIEN序列模型+MIND多兴趣 |
| 腾讯 | 微信看一看 | DeepFM+图神经网络召回 |
| 美团 | 本地生活推荐 | 多场景多目标+时空特征 |
| Netflix | 视频推荐 | 矩阵分解+深度学习混合 |
✅ 理解音乐推荐的特殊性
✅ 实现基于音频+协同过滤的推荐
✅ 掌握心情推断和会话推荐方法
✅ 评估音乐推荐效果