基于时间加权的重叠社区检测算法研究

随着网络结构的不断扩大和日益复杂, 重叠社区发现技术对挖掘复杂网络深层潜在结构具有重要意义. 本文提出一种基于时间加权的重叠社区检测算法. 该方法考虑了用户兴趣的时间因素, 构建带有时间加权链接的用户-用户图. 接着, 基于网络节点的影响力计算用户全局相似度, 在此基础上通过计算节点的中心度作为度量节点对社区结构影响力的重要性指标, 从而提出一种社区中心点的选取方法. 最后, 通过效用函数的迭代计算实现重叠社区检测. 利用人工网络和真实网络对提出的算法进行验证, 实验结果表明: 相对于传统的社区发现方法, 该算法在社区发现质量和计算效率方面都优于许多已有重叠社区发现算法.     

复杂网络大数据中重叠社区检测算法

大数据时代互联网用户数量呈爆炸性增长,社交网络、电商交易网络等复杂网络规模快速发展,准确有效地检测复杂网络大数据中重叠社区结构对用户兴趣点推荐和热点传播具有重要意义。提出一种新的面向复杂网络大数据的重叠社区检测算法DOC（Detecting Overlapping Communities over complex network big data）,时间复杂度为O（nlog²（n））,算法基于模块度聚类和图计算思想应用新的节点和边的更新方法,利用平衡二叉树对模块度增量建立索引,基于模块度最优的思想设计一种新的重叠社区检测算法。相对于传统重叠节点检测算法,对每个节点分析的频率大大降低,可以在较低的算法运行时间下获得较高的识别准确率。复杂网络大数据集上的算法测试结果表明：DOC算法能够有效地检测出网络重叠社区,社区识别准确率较高,在大规模LFR基准数据集上其重叠社区检测标准化互信息指标NMI最高能达到0.97,重叠节点检测指标F-score的平均值在0.91以上,且复杂网络大数据下的运行时间明显优于传统算法。     

二谱分聚类的复杂网络社团检测方法

近年来,复杂网络中的社团发现越来越受到研究人员的关注并且许多方法被提了出来。为有效地检测复杂网络中的社团结构,优化了评估与发现社团的模块密度函数(即D值)。通过模块密度的优化进程,证明了模块密度函数能写成模块密度矩阵迹的最大化表达形式。利用模块密度矩阵的谱分分解,提出了一种新的二谱分的聚类检测复杂网络社团方法。在LFR标准人工模型网络中验证了二谱分方法的有效性。实验结果显示这种新的方法在发现复杂网络社团上有较高的准确性。     

基于模块度函数的加权蛋白质复合物识别算法

针对加权模块度函数聚类算法在蛋白质相互作用网络中进行复合物识别的准确率不高、召回率较低以及时间性能不佳等问题进行了研究,提出一种基于模块度函数的加权蛋白质复合物识别算法IWPC-MF（Algorithm for Identifying Weighted Protein Complexes based on Modularity Function）。融合点聚集系数改进边聚集系数,将改进后的边点聚集系数与基因共表达的皮尔逊相关系数结合来构建加权蛋白质网络;基于节点权重选取种子节点,遍历种子的邻居节点,设计节点间的相似度度量和蛋白质附着度来获取初始聚类模块;设计基于紧密度的蛋白质复合物模块度函数来合并初始模块,并最终完成复合物的识别,克服传统的模块度函数无法识别出重叠和规模较小的复合物的缺陷。将IWPC-MF算法应用在DIP数据上进行复合物的识别,实验结果表明IWPC-MF算法的准确率和召回率较高,能够较准确地识别蛋白质复合物。     

基于节点重要性和模块度优化的社团划分算法

与无权网络相比,加权网络能够反映节点间关系的强弱,赋予复杂网络更加明确的物理意义,因此加权网络的社团划分具有重要的现实意义。为了提高加权网络社团划分的准确度,设计了一种基于节点重要性和模块度优化的加权网络社团划分算法IMWCD。首先,将每个节点初始化为一个社团,并借鉴度中心性和PageRank的评价思想,综合节点自身信息及其邻居节点信息来计算节点重要性;然后,按节点重要性的升序遍历节点,以模块度增益最大为原则将目标节点移入相应社团中,直至各节点不需要再移动;再以各个社团为节点重新构建网络,新网络中边的权重为两个新节点对应社团的权重之和;重复以上过程,直至网络的模块度不再变化。在LFR人工基准网络数据集和High-energy theory、Astrophysics和Condensed matter等真实加权网络上的实验结果表明,IMWCD算法的社团划分质量比同类型的算法有所提升,并且具有线性时间复杂度,能适用于大规模加权网络的社团划分。     

基于复杂网络的社区发现算法研究

近年来,高质量社区的挖掘和发现已经成为复杂网络研究的一个热点。目前大多的社区发现算法主要针对无向网络,但现在的很多真实网络通常都是有向加权的。同时,标签传播算法(LPA)是一种接近线性复杂度的社区发现算法,该算法具有简单高效、不需要提供社区规模和社区个数等先验知识的特点,因而得到了广泛关注和应用。针对有向加权网络,提出了一种基于节点重要性和节点相似性的改进标签传播算法(CRJ-LPA)。该算法综合考虑节点的边权、节点的信息传播能力、节点相似度以及节点集聚系数等因素。算法通过加权的ClusterRank获得节点重要性列表用以避免LPA中的随机选择;然后,采用Jaccard系数度量节点的相似度,结合节点重要性列表计算出一个新的度量CRJ(重要度和相似度),提高了算法的稳定性。实验结果表明,该算法有效可行,且具有较好的鲁棒性。     

基于最大团的层次化重叠社区发现算法

研究表明,很多真实网络具有层次结构和重叠结构。传统的层次聚类算法通常以节点为对象进行扩展形成层次树图从而得到网络的层次结构。这种做法存在两个问题,其一是算法的稳定性,主要体现在初始节点的选择上,少数情况下,初始节点的不同会导致算法最终结果的不同,即使算法的结果不依赖于初始节点,但算法的复杂度会随之变化;其二是不能发现网络中的重叠结构。针对以上问题,提出一种基于最大团的层次化重叠社区发现算法。该算法以最大团为扩展对象,然后利用最大团扩展策略生成层次树图,最后采用重叠模块度函数对层次树图进行剪枝得到社区划分结果。在真实网络以及LFR人工网络上的实验结果表明该算法能够有效地挖掘网络中的层次结构和重叠结构。     

基于结构相似度仿射传播的社团检测算法

复杂网络中普遍存在着一定的社团结构,社团检测具有重要的理论意义和实际价值。为了提高复杂网络中社团检测的性能,提出了一种基于结构相似度仿射传播的社团检测算法。首先,选取结构相似度作为节点之间的相似性度量,并采用了一种优化的方法来计算复杂网络的相似度矩阵;其次,将计算得到的相似度矩阵作为输入,采用快速仿射传播(FAP)算法进行聚类;最后,得到最终的社团结构。实验结果表明,所提算法在LFR(Lancichinetti-Fortunato-Radicchi)模拟网络上的社团检测平均标准化互信息(NMI)值为65.1%,要高于标签传播算法(LPA)的45.3%以及CNM(Clauset-Newman-Moore)算法的49.8%;在真实网络上的社团检测平均模块度值为53.1%,要高于LPA算法的39.9%以及CNM算法的47.8%,具有更好的社团检测能力,能够发现更高质量的社团结构。     

基于随机游走的语义重叠社区发现算法

语义社会网络是由信息节点及社会关系构成的一类新型复杂网络,因此语义社会网络重叠社区发现是传统社区发现研究的新方向.针对这一问题,提出基于随机游走的语义社会网络重叠社区发现算法,该算法首先以LDA(latent Dirichlet allocation)算法为基础建立语义空间,实现节点语义信息到语义空间的量化映射;其次,以语义空间中节点信息熵作为节点语义信息比重,以节点的度分布比率作为节点关系比重,建立节点语义影响力模型及语义社会网络的加权邻接矩阵;再次,以语义影响力模型和加权邻接矩阵为参数,提出一种改进的语义社会网络重叠社区发现的随机游走策略,并提出可度量语义社区发现结果的语义模块度模型;最后,通过实验分析,验证了所提出的算法及语义模块度模型的有效性和可行性.     

基于节点从属度的加权网络重叠社区划分算法

针对传统社区划分算法忽略现实世界网络特征导致社区划分准确率低的问题,提出了一种基于节点从属度的加权网络重叠社区划分算法。该算法提出加权网络模型,通过模型得到了能刻画出真实网络结构的加权网络;通过网络拓扑结构定义了核心社区,核心社区对社区划分的准确性有着重要作用。该算法计算节点与核心社区间的从属度,并与从属度阈值进行比较进行核心社区扩展,根据扩展模块度优化思想,通过不断地调整从属度阈值直到获得最优的社区结构,完成重叠社区划分。在人工网络数据集和真实世界网络数据集上与已有算法进行实验对比,实验结果验证了所提算法能够准确、有效地检测出重叠社区。     

基于引力因子的加权网络重叠社区识别算法

通过挖掘大数据来识别复杂社会网络上的社区,有利于对经济、政治、人口等方面的重要问题进行定量研究,社区的识别算法已经成为当前研究的热点问题。重点研究了重叠社区识别问题,提出了基于引力因子的加权复杂网络的重叠社区识别算法GWCR。该算法首先选取万有引力因子大的节点为中心节点,将节点与中心节点之间的引力因子作为衡量标准,并将节点归入社区引力因子大于某一阈值的社区,最后通过识别重叠节点来识别重叠社区。在3个真实网络数据集上的实验结果表明,与传统的重叠社区识别算法相比,GWCR算法划分的社区的模块度较高。     

一种加权稠密子图社区发现算法

目前,针对复杂网络的社区发现算法大多仅根据网络的拓扑结构来确定社区,然而现实复杂网络中的边可能带有表示连接紧密程度或者可信度意义的权重,这些先验信息对社区发现的准确性至关重要.针对该问题,提出了基于加权稠密子图的重叠聚类算法（overlap community detection on weighted networks,简称OCDW）.首先,综合考虑网络拓扑结构及真实网络中边权重的影响,给出了一种网络中边的权重定义方法;进而给出种子节点选取方式和权重更新策略;最终得到聚类结果.OCDW算法在无权网络和加权网络都适用.通过与一些经典的社区发现算法在9个真实网络数据集上进行分析比较,结果表明算法OCDW在F度量、准确度、分离度、标准互信息、调整兰德系数、模块性及运行时间等方面均表现出较好的性能.     

一种基于粗糙集和密度峰值的重叠社区发现方法

随着互联网和社会的发展,各个领域每天都会产生大量相互关联、彼此依赖的数据,这些数据根据不同的主题形成了各种复杂网络。挖掘社区结构是复杂网络领域中的一项重要研究内容,因为其在推荐系统、行为预测和信息传播等方面具有极其重要的意义。社区结构中的重叠社区结构在生活中普遍存在,更具有实际研究意义。为有效发现复杂网络中的重叠社区,文中引入了粗糙集理论对社区进行分析,识别出重叠节点,进而提出了一种基于粗糙集和密度峰值的重叠社区发现方法OCDRD(Overlapping Community Detection Algorithm Based on Rough Sets and Density Peaks)。该方法在传统网络节点局部相似性度量的基础上,结合灰色关联分析方法求出网络节点间的全局相似性,进而将其转化为节点间距离。将密度峰值聚类算法的思想应用于该算法中,以根据网络结构自动选取社区中心节点。依据网络中节点的距离比例关系,定义了社区的上近似、下近似以及边界域。最后,不断调整距离比率阈值并进行划分迭代,在每次迭代中针对社区的边界域进行计算,从而获得最佳重叠社区划分结构。在LFR基准人工网络数据集和真实网络数据集上,基于标准互信息(Normalized Mutual Information,NMI)和具有重叠性模块度EQ这两个评价指标,将OCDRD方法与近几年效果较好的其他社区发现算法进行测试比较。实验结果显示,OCDRD方法在社区划分结构方面整体优于其他社区发现算法,表明了该算法的可行性和有效性。     

一种面向语义重叠社区发现的Link-Block算法

语义社会网络是一种由信息节点及社会关系构成的新型复杂网络,传统语义社会网络分析算法在进行社区挖掘时需要预先设定社区个数,且无法发现重叠社区.针对这一问题,提出一种面向语义社区发现的link-block算法.该算法首先以LDA模型为语义信息模型,创新性地建立了以link为核心的block区域LBT(link-block-topic)取样模型;其次,根据link-block语义分析结果,建立可度量link-block区域的语义链接权重方法,实现了语义信息的可度量化;最后,根据语义链接权重建立了以link-block为单位的聚类算法以及可评价语义社区的SQ模型,并通过实验分析,验证了该算法及SQ模型的有效性及可行性.     

基于聚类粒化的社团发现算法

为了实现复杂网络社团发现算法的复杂度和精确度间的均衡,提出一种基于聚类粒化的社团发现算法(CGCDA),将网络粒化获得的粒子视为一个社团,粒化结果即为对网络的社团划分。首先,将网络中的每个节点视为基本粒,通过初始粒化操作实现对网络的粒化;然后,针对获得的粒化集合中满足粒化系数的粒子进行聚类粒化操作,分层粒化直到不存在满足要求的粒子对;最后,将粒子对中的重叠节点视为孤立点,用邻居节点投票法把孤立节点归并到相应的粒子中,实现对复杂网络的社团划分。实验实现了Newman快速算法（NFA）、标号传播算法（LPA）和CGCDA。实验结果表明,CGCDA在四个基准数据集上可获得平均高于LPA 7.6%的模块度和低于NFA 96%的时间。CGCDA时间复杂度较低,获取的社团模块度较高,实现了社团发现时间和精确度的均衡,相比NFA、LPA总体性能更优。     

面向属性网络的可重叠多向谱社区检测算法

谱社区检测算法多基于结构对网络进行划分,往往受限于划分数量且难以控制重叠程度。设计了面向属性网络的谱社区检测算法,可将属性网络划分为任意数量的可重叠社区并有效发现离群点。具体地,首先,从结构和属性两方面综合考虑,基于加权模块度设计了最大化到节点向量化的分区映射方法;其次,给出簇中心向量的初始选择策略,并将其融合在面向属性网络的重叠度和离群度制约中,实现重叠社区的发现;再次,设计节点分配策略,计算节点与簇中心向量的内积,将节点分配给具有最高内积的社区;最后,结合节点隶属情况,高效地在属性网络中检测出结构紧密、可重叠和具有离群点的社区。此外,将本文算法应用于现实世界的多个网络,验证了本文算法的有效性和效率。