Menghitung Similarity dan Prediksi rating pada Collaborative filtering menggunakan Python

Melanjutkan artikel sebelumnya, bagaimana menghitung similarity antara user di sistem rekomendasi collaborative filtering(CF) dengan menggunakan excel, pada artikel ini saya akan share menghitung similarity user dan prediksi rating dengan menggunakan bahasa python di jupyter notebook.

Prediksi rating

Pada eksperimen ini akan digunakan sample data yang sama seperti pada artikel sebelumnya, lebih detail bisa anda simak disini: "Memahami Collaborative filtering di Sistem rekomendasi". Untuk pembahasan notebook tersebut saya bagi kedalam 2 bagian yaitu: User-based dan Item-based.

User-based CF Notebook

Pertama diperlukan membuat sample data dari library pandas yang kemudian kita susun menjadi matrix untuk user, item, dan rating. Pada matrix tersebut, nilai Nan/kosong di ubah menjadi rating dengan nilai 0.

Matrix user-based rating

Selanjutnya kita akan buat nilai rerata dari tiap user dan membuat matrix baru dengan nilai rating diambil dari selisih rerata dan rating asli.

Untuk menghitung similarity, dapat menggunakan library dari sklearn yaitu cosine_similarity. Disini kita perlu membuat suatu fungsi dengan parameter yaitu matrix rating, user aktif (yang akan kita cari nilai rating kosongnya) dan nilai k (jumlah tetangga/neighbor).

Output dari fungsi diatas akan menghasilkan nilai similarity dari user: Arif ke user lainnya berdasar dari matrix yang kita inputkan di parameter.

(['Don', 'Bob'], [0.7071067811865476, 0.30151134457776363])

Langkah terakhir adalah kita buat fungsi predict( ) untuk menghitung prediksi nilai kosong dari matrix tersebut pada user Arif di item-4.

Output dari fungsi tersebut adalah prediksi rating pada kolom item-4 seperti berikut:

array([[4.42526623],
       [1.93594684],
       [3.42953847]])

Item-based CF Notebook

Sedikit berbeda dengan code sebelumnya, pada code item-based ini kita akan melakukan prediksi pada beberapa rating kosong. Mari kita bedah code tersebut dari awal. Dimulai dari membuat matrix rating data sample data seperti pada postingan ini: "Memahami Collaborative filtering di Sistem rekomendasi".

Matrix item-based rating

Berikutnya kita bisa buat fungsi untuk menghitung similarity antara 2 item

Sedangkan fungsi predict( ) untuk item-based ini sedikit lebih complicated, berikut langkah-langkah penjelasannya:

1. Perulangan pertama adalah menjadikan nilai setiap item menjadi list
2. Perulangan ke-2 kita gunakan untuk memfilter rating 0 dari tiap user
3. Didalam perulangan ke-2, terdapat perulangan lagi untuk menghitung nilai prediksi dengan membaca per-baris dari rating item.

Setelah kita running fungsi diatas, maka akan menghasilkan output dalam bentuk list beberapa rating prediksi dari rating 0 di matrix yang kita inputkan pada parameter.

[2.4899844588770113, 3.4286096052067627, 2.0]

Sebagai informasi, pada kedua kode diatas belum ada fungsi untuk mengenerate item rekomendasi, disini hanya fokus pada bagaimana menghitung nilai similarity dan prediksi saja. Jika anda ingin mendapatkan kode lengkap di file python notebook (*.ipynb), silahkan isi pada kolom komentar dengan email anda, inshaAllah akan saya share kode lengkap tersebut.

Referensi

1. Gambar diambil dari https://www.formstack.com/resources/blog-new-rating-field
2. User-based collaborative filtering, https://www.geeksforgeeks.org/user-based-collaborative-filtering/
3. Item-based collaborative filtering, https://www.geeksforgeeks.org/item-to-item-based-collaborative-filtering/