田猛 高淑賢 李祝君 李雨 王顯龍

摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，人們經(jīng)濟水平的不斷提高，人們對生活品質(zhì)的要求也在不斷增高，在飲食方面，越來越多的人更愿意且享受自己動手做飯的現(xiàn)狀，為解決這一問題，文章設(shè)計了一種便攜式智能菜譜推薦系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括智能推薦模塊、智能語音模塊以及用戶管理模塊。智能推薦系統(tǒng)會通過用戶的瀏覽記錄及其口味偏好，向用戶推薦菜譜。極大程度上便利了用戶動手制作的過程，在提高用戶的生活質(zhì)量上具有很強的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：智能菜譜;Android平臺;推薦系統(tǒng)

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）11-0055-03

1 引言

隨著社會的發(fā)展，快節(jié)奏的生活席卷全國，在大中城市的人們加班開始增多，時間緊張，并且大多數(shù)人廚藝粗淺甚至完全不會，他們會選擇在外就餐、訂外賣或是購買速凍食品[1]。長此以往，便會存在一些問題，一方面有些餐廳或外賣餐食會使用大量的調(diào)味品，長期食用會對身體健康造成一定的負(fù)擔(dān)，另一方面也不能體會到經(jīng)過自己辛勤勞動后得到美食的這種成就感[2]。針對上述問題，本文利用Java語言和大數(shù)據(jù)等相關(guān)知識及技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)了基于Android平臺的智能菜譜推薦系統(tǒng)。該系統(tǒng)不但具有較強的可實用性，而且具有良好的應(yīng)用價值和廣闊的發(fā)展前景，可以方便用戶的日常生活，給用戶更好的生活體驗。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)需求

該系統(tǒng)主要為廚藝不精而長期點外賣或外出就餐的用戶進行智能菜譜推薦，可以根據(jù)用戶的口味和偏好向用戶推薦其喜愛的菜譜做法。推薦功能需求分析如下：首先，系統(tǒng)會存儲用戶的注冊登錄信息及喜好品味信息、不同菜式信息、菜式屬性以及評價信息到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。然后系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫中用戶對各種菜譜的評分以及使用過的歷史菜譜進行分析，得到用戶的口味偏好。最后，系統(tǒng)會采用協(xié)同過濾、矩陣相乘等算法來獲取與用戶喜好相似度高的菜譜，并把結(jié)果反映給用戶，并出現(xiàn)在用戶的推薦列表中，而且用戶還可以對使用過的菜譜進行評分，評分次數(shù)越多，系統(tǒng)推薦的菜譜準(zhǔn)確率會越高。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)架構(gòu)包括表示層（UI） 、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL） 、數(shù)據(jù)訪問層（DAL） 。系統(tǒng)總體架構(gòu)圖如圖1所示，表示層主要包括Web瀏覽器和Android系統(tǒng);業(yè)務(wù)邏輯層的菜譜推薦是系統(tǒng)對用戶進行智能推薦的具體操作;業(yè)務(wù)邏輯層的智能語音系統(tǒng)是指用戶通過語音交流了解并學(xué)習(xí)菜譜。數(shù)據(jù)訪問層是數(shù)據(jù)庫的主要操控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)是實時更新的菜譜數(shù)據(jù)，通過表示層的菜譜管理提交菜譜信息到業(yè)務(wù)邏輯層的菜譜管理，菜譜管理會根據(jù)提交的需求進行相應(yīng)的處理，同時會調(diào)用數(shù)據(jù)訪問層中的數(shù)據(jù)庫，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改、查詢等操作，并把操作結(jié)果反饋到業(yè)務(wù)邏輯層[3]。

2.3 智能語音系統(tǒng)模塊

本文設(shè)計的便攜式智能菜譜使用了智能語音技術(shù)[4]。智能語音系統(tǒng)先通過語音識別（ASR）形成文檔，然后對其進行自然語音理解（NLU）形成Meannicontext，再利用對話管理（DM）產(chǎn)生Action，最后經(jīng)過語音生成NLG將Action轉(zhuǎn)化文字，并利用TTS技術(shù)與用戶進行交流，其工作過程如圖2所示。

2.4 菜譜推薦系統(tǒng)模塊

智能菜譜推薦系統(tǒng)模塊使用了協(xié)同過濾推薦算法，此算法通過對用戶搜索歷史和學(xué)習(xí)菜譜的數(shù)據(jù)進行挖掘，并分析用戶的口味，然后根據(jù)不同的偏好對用戶進行群組劃分并推薦其愛好的菜譜。該算法的原理如圖3所示。該推薦算法分為基于用戶的協(xié)同過濾和基于標(biāo)記物的協(xié)同過濾，先計算出用戶對物的喜愛度，然后生成個性化推薦[5]。

2.4.1 基于用戶的協(xié)同過濾

基于用戶的協(xié)同過濾的核心思想是將與該用戶最相似的用戶喜歡的標(biāo)記物推薦給該用戶。用戶u對標(biāo)記物s的喜好度sim（u，s）采用公式（1）計算。其中，u是與該用戶最相似的用戶集合，score（ui，s）是用戶ui 對標(biāo)記物s的喜好度，sim（u，ui）是用戶ui與用戶u的相似度。

sim（u，s）=ui，Usim（u，ui）×score（ui，s）? ? ? ?（1）[4]

2.4.2 基于標(biāo)記物的協(xié)同過濾

基于標(biāo)記物的協(xié)同過濾的核心是計算出每個標(biāo)記物最相似的標(biāo)記物列表，然后根據(jù)這個列表向用戶推薦與其喜愛的標(biāo)記物相似的標(biāo)記物。用戶u對標(biāo)記物s的喜好度sim（u，s）采用公式（2）計算。其中，s是所有用戶操作過的標(biāo)記物的列表，score（u，si）是用戶u對標(biāo)記物si的喜好度，sim（si，s）是標(biāo)記物si與s的相似度。

Sim（u，s）=[si，Sscore（u，si）×sim（si，s）]? ? ? ? ? ? ?（2）[4]

2.4.3 利用矩陣相乘向用戶推薦菜譜

在用戶行為矩陣中，第i行第j列的元素代表了用戶i對標(biāo)記物j的偏好，將該矩陣記為，其中n是用戶數(shù)，m是標(biāo)記物數(shù);將標(biāo)記物之間的相似度矩陣記為，和都是稀疏矩陣，最后通過計算這兩個矩陣的乘積，為用戶推薦喜愛的菜譜，如公式（3）所示。

Rn×m=An×m*Sm×n? ? ? ? ? ? ? ?（3） [4]

3 功能實現(xiàn)

本文設(shè)計的智能菜譜推薦系統(tǒng)App主要功能包括啟動功能、搜索功能、最近瀏覽功能、收藏功能以及分類查詢功能。

3.1 啟動功能

運行智能菜譜時，在歡迎界面中設(shè)置一個線程Handler，并在該線程中放入一張關(guān)于美食主題的圖片，圖片的顯示時間為3秒，可以選擇跳過或者等待3秒，然后會直接跳轉(zhuǎn)到智能菜譜推薦系統(tǒng)的主要應(yīng)用界面中，可以看到今日推薦的菜譜，進入主界面后需要在應(yīng)用程序的清單列表中進行注冊，作為第一個執(zhí)行的活動窗口，接下來將會調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的菜譜分類表進行數(shù)據(jù)的獲取，再進行數(shù)據(jù)分析，并將當(dāng)前分類表中的圖片名稱、分類名稱進行解析，最后通過主界面以圖片和文字的形式顯示。

3.2 搜索功能

通過對數(shù)據(jù)庫的分析得到全部菜譜信息之后，可以在本菜譜系統(tǒng)主界面最上方的搜索框中進行菜譜搜索的功能性操作，在本系統(tǒng)的搜索框中輸入想要搜索的菜譜名稱，點擊搜索圖片（放大鏡）調(diào)用數(shù)據(jù)庫里面的數(shù)據(jù)，若查詢到數(shù)據(jù)庫中存在該菜譜的數(shù)據(jù)信息，便會將該菜譜顯示在當(dāng)前界面，若在數(shù)據(jù)庫中沒有查詢到關(guān)于此菜譜的信息，系統(tǒng)將直接給出沒有當(dāng)前菜譜的提示。

3.3 最近瀏覽功能

用戶在查看各種菜譜詳情信息時，每查看一種菜譜時都會將所看到的菜譜信息保存到Cookie中，Cookie是一個用來存儲客戶端瀏覽信息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)字段，Cookie是由服務(wù)器端生成的，所有的瀏覽過的菜譜信息將會自動保存到Cookie中，用戶點擊最近瀏覽菜譜界面時本系統(tǒng)會讀取Cookie里面保存的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過listview的形式進行顯示，所以當(dāng)用戶想尋找以前瀏覽過的菜譜但是忘記收藏時，可以在該用戶的個人主頁界面找到最近瀏覽一欄，查看以前瀏覽過的菜譜信息。

3.4 收藏功能

用戶在查看當(dāng)前菜譜信息時可以將該菜譜進行收藏的功能性操作。點擊收藏按鈕就可以將喜歡的菜譜進行收藏，已收藏的菜譜也可以取消收藏，已收藏的菜譜可以在收藏菜譜功能模塊中查看，系統(tǒng)會通過mkdir命令將當(dāng)前收藏的菜譜數(shù)據(jù)信息保存到數(shù)據(jù)庫中，取消收藏是在數(shù)據(jù)庫里面通過執(zhí)行drop命令將當(dāng)前的菜譜信息數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中進行刪除的操作，因此，收藏功能中涉及mkdir（創(chuàng)建）命令、drop （刪除）語句，系統(tǒng)是通過對菜譜信息的創(chuàng)建和刪除來完成菜譜收藏功能的實現(xiàn)。收藏菜譜功能是通過從數(shù)據(jù)庫中查詢是否存在該菜譜數(shù)據(jù)信息，再將庫中存在的數(shù)據(jù)以listview的形式顯示在當(dāng)前界面中，當(dāng)數(shù)據(jù)庫里面顯示該菜譜信息數(shù)據(jù)為空時，收藏菜譜界面中也會顯示為空，系統(tǒng)將會直接給出沒有當(dāng)前信息的提示。

3.5 查看詳情功能

菜譜查看詳情功能是需要聯(lián)網(wǎng)之后通過從聚合數(shù)據(jù)接口中進行數(shù)據(jù)獲取來實現(xiàn)的，啟動圖在進行跳轉(zhuǎn)之前需要對系統(tǒng)是否連接互聯(lián)網(wǎng)進行檢測，如果正常連接網(wǎng)絡(luò)就可以直接獲取所有菜譜的數(shù)據(jù)信息，并將所有菜譜信息通過listview列表的形式進行顯示。點擊某一個菜品類別后可以查看全部菜譜信息，菜品信息詳情里面包括菜譜的圖片，菜譜的名稱，菜譜的簡介，菜譜可能需要用到的食材，菜譜的歷史來源以及該菜譜的制作步驟等信息，菜譜詳情界面中顯示的圖片都需要使用PDF轉(zhuǎn)換器壓縮法進行圖片壓縮處理，并以PNG格式保存，目的是保證圖片的正常加載和真實性。在菜譜詳情中還可以進行收藏菜譜和分享菜譜的功能性操作，在制作菜品的時候就可以根據(jù)菜譜中顯示的所需食材和制作步驟等信息來制作該菜品。

4 系統(tǒng)測試

4.1 系統(tǒng)測試環(huán)境及運行環(huán)境

本系統(tǒng)測試客戶端所使用的硬件設(shè)備為Redmi 10 pro，其基本配置信息為8G內(nèi)存、MIUI12.5操作系統(tǒng)，服務(wù)端使用的硬件設(shè)備為筆記本電腦，其基本配置信息為8G內(nèi)存、I7-8565U CPU、Windows10（64位）操作系統(tǒng)。本文設(shè)計的系統(tǒng)在Android平臺上運行。

4.2 測試流程

軟件安裝與使用前必須要進行聯(lián)動調(diào)試，需要進行基本的檢查操作，查看運行過程中的各項指標(biāo)是否處于正常范圍。針對手機端進行多種軟件的使用測試，用于檢測手機軟件的使用是否出現(xiàn)報錯的情況，目的是測試本文設(shè)計系統(tǒng)的可用性，如圖4所示。

4.2.1 App安裝測試

App安裝測試由三部分組成：在應(yīng)用商城中下載本軟件，使用安全軟件檢測軟件的安全性，進行App的安裝和運行，并測試其是否可以進行用戶注冊、用戶登錄、修改密碼、搜索菜譜等功能。

4.2.2 App升級測試

升級測試的主要內(nèi)容包括在線升級、安裝及使用。為證明App的所有權(quán)，驗證簽名是否一致。測試跨版本升級是否正常，能否跨多個版本更新。在應(yīng)用軟件中升級App，即在一個新系統(tǒng)內(nèi)升級本軟件，需要檢查App的可用性。

4.2.3 App功能測試

功能測試主要是功能邏輯測試：測試App在點開并使用瀏覽、搜索等功能時，會不會出現(xiàn)邏輯錯誤（如打開其他的網(wǎng)頁模塊等） ;在進行功能點測試（單元測試） 時會不會出現(xiàn)搜索無法查詢等問題。

4.2.4 手機流量、電量、內(nèi)存測試

使用測試監(jiān)控軟件來觀察本文設(shè)計的App在不同時間內(nèi)通過使用相同功能，來對比分析使用所耗的流量、電量以及App內(nèi)存占用情況，實時測試的數(shù)據(jù)如表1所示。

5 結(jié)束語

綜上所述，便攜式智能菜譜系統(tǒng)基本實現(xiàn)了傳統(tǒng)菜譜App的主要功能，并向用戶展示了比較良好的功能界面。而且該系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計提供給用戶不同地區(qū)、不同時節(jié)、不同年齡人群所喜愛的菜譜，并且會通過用戶的數(shù)據(jù)為用戶智能地推薦菜譜。此外該系統(tǒng)擁有語音功能，通過語音交流方便用戶了解菜譜，簡易方便，可操作性強，是一款安全實用的智能菜譜系統(tǒng)。

參考文獻：

[1] 戴靜，馬奇奇，王帥，等.基于Android的智能順風(fēng)訂餐系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].科技風(fēng)，2019（34）：27.

[2] 陳雅雪.基于家庭美食健康服務(wù)理念的智能調(diào)料機設(shè)計[J].科技與創(chuàng)新，2020（6）：132-133.

[3] 汪麗娟，錢育蓉.基于Android的菜譜個性化推薦系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[J].電腦知識與技術(shù)，2017，13（20）：81-82，100.

[4] 潘鋒.智能語音控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[J].電子設(shè)計工程，2019，27（22）：6-9，14.

[5] 劉靖凱.基于深度隨機游走的協(xié)同過濾推薦算法[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2021（6）：93-94.

收稿日期：2022-02-25

基金項目：安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目編號：S202011305034）

作者簡介：田猛（2001—） ，男，安徽淮北人，本科在讀，研究方向為大數(shù)據(jù)技術(shù);高淑賢（2000—） ，女，安徽宿州人，本科在讀，研究方向為大數(shù)據(jù)技術(shù);李祝君（2001—） ，女，安徽安慶人，本科在讀，研究方向為大數(shù)據(jù)技術(shù);李雨（1998—） ，男，安徽宿州人，本科在讀，研究方向為大數(shù)據(jù)技術(shù);王顯龍（1991—） ，男，安徽亳州人，通信作者，碩士，研究方向為計算機視覺、大數(shù)據(jù)。