PageRank算法原理与实现

2018-07-20  本文已影响316人  致Great

1 PageRank

1.1 简介

PageRank,又称网页排名、谷歌左侧排名,是一种由搜索引擎根据网页之间相互的超链接计算的技术,而作为网页排名的要素之一,以Google公司创办人拉里·佩奇(Larry Page)之姓来命名。Google用它来体现网页的相关性和重要性,在搜索引擎优化操作中是经常被用来评估网页优化的成效因素之一。

假设一个由4个网页组成的群体:A,B,C和D。如果所有页面都只链接至A,那么A的PR(PageRank)值将是B,C及D的Pagerank总和。

重新假设B链接到ACC只链接到A,并且D链接到全部其他的3个页面。一个页面总共只有一票。所以BAC每个页面半票。以同样的逻辑,D投出的票只有三分之一算到了A的PageRank上。

1.2 公式

对于一个页面A,那么它的PR值为:

还有一个版本的公式:


N为页面的总数

1.3 具体实例

三个页面A、B、C

为了便于计算,我们假设每个页面的PR初始值为1,d为0.5。

下面是迭代计算12轮之后,各个页面的PR值:



那么什么时候,迭代结束哪?一般要设置收敛条件:比如上次迭代结果与本次迭代结果小于某个误差,我们结束程序运行;比如还可以设置最大循环次数

3 代码实现

import numpy as np
from scipy.sparse import csc_matrix

def pageRank(G, s=.85, maxerr=.0001):
    """
    Computes the pagerank for each of the n states
    Parameters
    ----------
    G: matrix representing state transitions
       Gij is a binary value representing a transition from state i to j.
    s: probability of following a transition. 1-s probability of teleporting
       to another state.
    maxerr: if the sum of pageranks between iterations is bellow this we will
            have converged.
    """
    n = G.shape[0]

    # 将 G into 马尔科夫 A
    A = csc_matrix(G, dtype=np.float)
    rsums = np.array(A.sum(1))[:, 0]
    ri, ci = A.nonzero()
    A.data /= rsums[ri]

    sink = rsums == 0

    # 计算PR值,直到满足收敛条件
    ro, r = np.zeros(n), np.ones(n)
    while np.sum(np.abs(r - ro)) > maxerr:
        ro = r.copy()
        for i in range(0, n):
            Ai = np.array(A[:, i].todense())[:, 0]
            Di = sink / float(n)
            Ei = np.ones(n) / float(n)
            r[i] = ro.dot(Ai * s + Di * s + Ei * (1 - s))

    # 归一化
    return r / float(sum(r))


if __name__ == '__main__':
    # 上面的例子
    G = np.array([[0, 0, 1],
                  [1, 0, 0],
                  [1, 1, 0]])
    print(pageRank(G, s=0.85))

# 结果:
[0.51203622 0.19313191 0.29483187]

4 参考资料

Pagerank Algorithm Explained
【大创_社区划分】——PageRank算法的解析与Python实现
浅入浅出:PageRank算法
PageRank

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