一种新的重叠社区发现算法*

基于节点的中心度和节点对社区的适应度,提出了一种新的重叠社区发现算法。该算法以中心度很大的节点作为初始社区,然后访问社区的邻居节点,把对社区适应度最大的节点加入到社区。如果节点对多个社区都具有很大的适应度,则这些节点归属于多个社区。考虑到社区之间的重叠性,将社区相似度很大的社区合并为一个社区。将该算法应用到Zachary空手道俱乐部网络和海豚社会网络中,实验表明该算法能够很好地划分出网络中的重叠社区。     

基于矩阵分解的属性网络嵌入和社区发现算法

属性网络不但包含节点之间复杂的拓扑结构,还包含拥有丰富属性信息的节点,其可以比传统网络更有效地建模现代信息系统,属性网络的社区划分对于分析复杂系统的层次结构、控制信息在网络中的传播和预测网络用户的群体行为等方面具有重要的研究价值.为了更好地利用拓扑结构信息和属性信息进行社区发现,提出了一种基于矩阵分解的属性网络嵌入和社区发现算法(CDEMF).首先提出基于矩阵分解的属性网络嵌入方法,基于网络局部链接信息计算相邻节点的相似性,将其与属性接近度联合建模,通过矩阵分解的分布式算法得到每个节点对应的低维嵌入向量,即把网络节点映射为低维向量表示的数据点集合.接着提出基于曲率和模块度的社区划分方法,自动确定数据点集合中蕴含的社区数量,并通过对数据点集合聚类完成属性网络社区划分.在真实网络数据集上,将CDEMF方法与其他8种知名算法进行比较,实验结果表明CDEMF具有良好的性能.     

一种重叠社区发现的启发式算法

提出了一种重叠社区发现的启发式算法。该算法基于局部贡献度的思想,以度最大的节点作为初始社区,逐步把对社区贡献最大的邻节点加入社区;同时考虑了社区的重叠性,若存在对多个社区贡献都很大的边界节点,则把边界节点同时加入到这些社区中。最后利用重叠系数对所划分的社区进行调整,使社区结构更加合理。对两个经典的社会网络Zachary和American College Football进行了实验测试,实验结果表明：该算法能快速准确地划分出社区,并能挖掘出社区间的边界节点。     

一种融合节点与链接属性的社交网络社区划分算法

针对传统社交网络社区划分算法普遍缺乏对节点属性、链接属性的综合考虑和充分表达利用节点与链接属性信息的模型和机制等问题, 提出了一种融合节点与链接属性的社交网络社区划分算法。该算法融合节点属性的相似度、节点间链接权值等链接属性信息, 定义了相似权值, 并以此为基础, 结合凝聚算法实现了对社交网络的社区划分。实验表明, 该算法对社交网络中属性比较明显的社区划分效果显著。     

一种基于聚集系数的社区发现算法

社区划分一直是复杂网络研究中的一个热门话题,社区的快速准确划分为研究复杂网络的性质提供了良好的基础。传统的社区发现方法都是在全局复杂网络的基础上进行社区划分,随着网络中节点的增加,网络规模的变大,社区发现变得更为复杂。提出了一种局部社区发现算法,该算法无需知道整个复杂网络的全部信息,只需从一个待求节点出发,考察其与邻接节点的紧密程度,逐步将邻接点添加到社区中,得到该节点所在的社区结构。同时,该算法还可实现全局网络的社区发现。利用该算法分别对Zachary空手道俱乐部网络和海豚社会网络进行社区发现,实验结果表明了该算法的准确性与可行性。     

基于社区划分的联机分析处理查询优化方案

针对P2P环境下的联机分析处理（OLAP）查询节点数目不断增加时,易造成网络拥塞、查询效率降低的问题,提出一种基于社区划分的OLAP查询优化方案。该方案构建一个虚拟的社区网,并在此结构上设计了一种基于社区划分的多维数据集(CPDS)的OLAP查询优化算法。实验结果表明,该算法能有效避免因网络节点数目递增而导致的网络负载加剧问题,能有效地减少网络拥塞,优化了OLAP的查询效率,进一步提高P2P环境下OLAP的决策分析性能。     

基于连边相似度的重叠社区发现算法研究

针对GN算法在发现重叠社区时存在的不足,以及为了降低算法时间复杂度,提出一种基于网络图中连边相似度划分连边集的重叠社区发现算法EGN。算法依据网络图的连边集进行划分,每一条边被划分到某个特定的社区,而一个节点可以关联多条连边,因此节点可以被划分到不同的社区,从而发现重叠社区。EGN算法首先需要构造网络节点之间连边关系的边图;然后根据边图中节点的关系计算网络图中连边的相似度,在节点之间相似度的基础上提出了连边之间相似度的计算方法;再按照相似度由小到大对边图删除边,构建出边图的树状图。树状图的每一层对应网络的一个划分,采用划分密度函数来衡量划分的质量,以此寻找最优的划分。最后将算法应用到Zachary空手道俱乐部网络中,并与GN算法进行对比,实验结果表明EGN算法能够很好地发现重叠社区。     

网络形式背景下的社区划分方法研究

网络社区划分是从社会网络中进行概念认知、模式学习的基础,也是网络背景下机器学习研究的热点问题.为了充分发挥形式概念和网络特征值的双重优势,基于网络形式背景研究网络社区划分问题.首先,将网络结构与节点属性信息相结合给出了网络节点中心度和中心势,使得网络形式背景的网络社区划分综合考虑了网络结构和节点内涵两方面的特征;其次,提出了网络形式背景的网络社区概念,该概念不仅给出了传统形式背景的形式概念,还包含了概念的网络特征值,可以描述该概念在网络中的平均重要度和平均重要度势差;然后,考虑到社会网络划分中多角色与网络有向性的特点,又将有向网络分为单角色网络和双角色网络,运用网络结构与节点属性信息相结合的方法提出了两种网络社区划分算法,并分析了算法的时间复杂度;最后,通过实例说明了上述网络社区划分算法的有效性.所得结论为网络数据挖掘和网络概念认知的进一步研究提供了参考.     

一种基于社区机会网络的消息传输算法

由人携带的具有短距离通信接口的移动设备所组成的网络具有社区性质.当前机会网络中主流的多拷贝路由算法并没有考虑到节点的社区性质,如果将这些算法直接应用到社区机会网络中会造成传输延迟大、消息丢失率高等问题.针对这些问题,提出了一种基于社区机会网络的消息传输算法(CMTS),能够根据节点之间的通信频繁程度,自动将节点划分成不同的社区,自适应地控制消息的拷贝数量并依靠活跃节点将消息传输到目标社区.仿真结果表明,在延迟要求宽松的社区机会网络中,与Spray and Focus算法相比,CMTS算法能够在保证较高消息传输成功率的同时,减少了约20%的消息转发次数,有效地降低了网络资源的消耗.     

基于弱概念相似度的组推荐方法

网络数据下的概念认知与知识发现是网络背景下机器学习和人工智能的重要研究方向,已被引入到推荐系统研究中。现有的基于概念格的推荐方法忽视了节点之间的网络结构关系,同时构造概念格的效率低且构建概念集合的约束条件较严,在大规模的社交网络中难以实现。为解决这些问题,本文在网络形式背景的框架下,综合复杂网络的拓扑结构和弱概念相似度,提出了基于弱概念相似度的组推荐算法。首先,定义属性度、属性密度来描述属性的重要性,通过改进的节点影响力来确定专家节点;其次,利用专家节点划分社区,在划分的社区中通过属性弱概念下限相似度进行组推荐研究,进而获取推荐规则并对相应社区进行组推荐;最后,利用MovieLens数据集和Filmtrust数据集分析了各参数对本文所提算法的影响,并确定了参数的合理取值。将本文所提算法与其他推荐算法进行比较测试,实验验证了本文算法的有效性。     

基于特征向量局部相似性的社区检测算法

社区的发现和分析是复杂网络结构和功能研究中的一个热点。目前广泛应用的社区划分算法存在时间复杂度过高、社区核心数量无法准确量化、划分精度不高等问题。文中提出了一种基于特征向量局部相似性的社区检测算法ELSC。该算法首先计算网络中每个节点的特征向量中心性,在此基础上提出了特征向量局部相似性(ELS)和特征向量吸引性(EA)指标。ELS指标表示节点之间的相似性,用来形成初始社区,在同一个社区内部节点之间的相似性较高,在不同社区节点之间的相似性较低;EA指标同时考虑了局部相似性和特征向量中心性的占比,表示节点之间的吸引性,用来优化初始社区,并在此基础上完成网络的社区划分。该算法由最值确定节点,避免了节点数量阈值不确定的问题。在7个真实网络上将所提算法与6种知名算法的模块度和标准化互信息两个指标进行综合比较,结果表明,该算法具有良好的准确性,并且具有较低的时间复杂度。     

基于标签传播的拓扑势社区检测算法

基于拓扑势的社区检测通过节点的链接信息构造拓扑势域,在拓扑势域内进行社区划分.但实际划分过程存在大量孤立性社区.带节点属性信息的社区检测问题作为社区的重要组成,已成为社区检测的主要研究方向.本文提出了一种结合标签传播的拓扑势社区检测算法（TPCDLP）.首先,结合标签传播思想将属性信息转换为节点间的链接权值.其次,把链接权值加入到拓扑势中构造拓扑势域.再利用核心节点进行子群社区的划分.最后,利用子群社区间核心节点的距离进行社区划分.在3个含标签属性的数据集上,与6种算法对比,该算法在改进的模块度$Q_{ov}^E$、信息熵$Entropy$、社区重叠度$Overlap$和综合指标F上表现更优.在3个真实社区上应用了该算法,并与3种算法对比,实验结果显示该算法在标准化互信息指标$NMI$上表现良好,能够有效应用于实际问题.     

基于随机游走的改进标签传播算法

社区发现是挖掘社交网络隐藏信息的一个有用的工具，而标签传播算法（LPA）是社区发现算法中的一种常见算法，不需要任何的先验知识，且运行速度快。针对标签传播算法有很强的随机性而导致的社区发现算法结果不稳定的问题，提出了一种基于随机游走的改进标签传播算法（LPARW）。首先，根据在网络上进行随机游走确定了节点重要性的排序，从而得到节点的更新顺序；然后，遍历节点的更新序列，对每个节点将其与排序在其之前的节点进行相似性计算，若该节点与排序在其之前的节点是邻居节点且它们之间的相似性大于阈值，则将排序在其之前的节点选为种子节点；最后，将种子节点的标签传播给其余的节点，得到社区的最终划分结果。将所提算法与一些经典的标签传播算法在4个有标签的网络和5个无标签的真实网络上进行比较分析，实验结果表明所提算法在标准互信息（NMI）、调整兰德系数（ARI）和模块度等经典的评价指标上的性能均优于其余对比算法，可见该算法具有很好的社区划分效果。     

基于随机游走的改进标签传播算法

社区发现是挖掘社交网络隐藏信息的一个有用的工具,而标签传播算法（LPA）是社区发现算法中的一种常见算法,不需要任何的先验知识,且运行速度快。针对标签传播算法有很强的随机性而导致的社区发现算法结果不稳定的问题,提出了一种基于随机游走的改进标签传播算法（LPARW）。首先,根据在网络上进行随机游走确定了节点重要性的排序,从而得到节点的更新顺序;然后,遍历节点的更新序列,对每个节点将其与排序在其之前的节点进行相似性计算,若该节点与排序在其之前的节点是邻居节点且它们之间的相似性大于阈值,则将排序在其之前的节点选为种子节点;最后,将种子节点的标签传播给其余的节点,得到社区的最终划分结果。将所提算法与一些经典的标签传播算法在4个有标签的网络和5个无标签的真实网络上进行比较分析,实验结果表明所提算法在标准互信息（NMI）、调整兰德系数（ARI）和模块度等经典的评价指标上的性能均优于其余对比算法,可见该算法具有很好的社区划分效果。     

基于亲密度和吸引力的二分网络社区发现算法

社区划分是二分网络研究中的一个热门话题,针对现有的二分网络社区发现算法存在从不同节点出发社区划分准确率低的问题,提出了基于亲密度和吸引力的二分网络社区发现算法（Intimacy and Attraction Algorithm,IAA）。该算法将[U]类中的每一个节点看作一个社区,通过计算出每一个社区的亲密度和社区间的吸引力来合并社区,从而得到[U]类节点的划分,最后[V]类节点划分到已有的社区中得到完整的社区划分结果。在人工数据集和真实网络上进行分析,分别利用互信息和模块度作为评价指标,实验结果表明,IAA能够更有效挖掘二分网络社区结构,具有良好的社区划分效果。     

基于平均跳距估计和位置修正的DV-Hop定位算法

针对传统DV-Hop定位算法只考虑了最近一个锚节点估计的平均跳距,而导致定位误差较大这一问题,提出了一种基于平均跳距估计和位置修正的改进DV-Hop定位算法.改进算法在计算未知节点到各个锚节点距离时,考虑到离该未知节点最近的锚节点到其它锚节点的距离及跳数的不同,计算出不同的平均跳距,使其更接近于实际平均跳距,另外,改进算法还对初步定位结果进行了循环位置修正.仿真结果表明,与传统DV-Hop算法相比,改进算法在不需要增加节点的硬件开销的基础上能更有效地提高定位精度,并且算法简单,计算量小,是无线传感器网络中节点定位的一种实用方案.     

面向属性网络的重叠社区发现算法

针对现实世界的网络节点中包含大量属性信息并且社区之间呈现出重叠特性的问题,提出了一种面向属性网络的重叠社区发现算法。融合网络的拓扑结构和节点属性定义了节点的密集度和间隔度,分别用于描述社区内部连接紧密和外部连接松散的特点。基于密度峰值聚类的思想搜索局部密度中心作为社区中心,在此基础上给出了非中心节点关于各个社区的隶属度的迭代计算方法,实现了重叠社区的划分。在真实数据集上进行了仿真实验,实验结果表明所提算法相对于LINK、COPRA和DPSCD能获得更好的社区划分结果。     

用基于多目标决策的遗传算法解网络拓扑结构设计问题

多点网络拓扑结构设计问题是NP-完全问题。该文提出了一个基于多目标决策的遗传算法(MCGA)来解决多点网络拓扑结构问题。和其它多目标遗传算法不同的是:首先,对网络节点进行预划分,使得Pareto优的节点归于候选分枝节点集合;其次,修改了Prüfer编码,使得编码中的码元代表候选分枝节点,以利于对分枝节点的搜索;最后,构造了分枝变异算子与非分枝变异算子作为主要的进化算子。该算法以概率1收敛于全局最优解集。数值实验表明该算法优于其它多目标遗传算法。     

基于空间映射的顶点带属性网络的链接预测

提出了基于空间映射的顶点带属性网络的链接预测算法。顶点带属性网络包含拓扑及顶点属性两种信息,为了综合考虑这两种信息,将二者同时映射到另一空间。完成空间映射后,在新的空间计算顶点的相似度,并以此来预测链接存在的可能性。提出分步交叉迭代的方法来取得最优的映射矩阵,以在新的空间中有效融合拓扑信息与顶点属性信息。实验结果证明了空间映射方法的正确性,所提出的基于空间映射的方法能够取得较高质量的预测结果。