基于信息熵的复杂网络社团划分建模和验证

社团结构是复杂网络最普遍和最重要的拓扑属性之一,社团结构的划分方法对分析复杂网络相关统计特性具有十分重要的理论意义.为了提高社团划分精度,提出了一种新的基于信息熵(information entropy)模块度的社团划分算法(简称IE算法).在有着确定社团结构的数据集和不确定社团结构的数据集上,通过选取Q值、社团划分个数、社团最大连通分量大小和强弱社团个数比例4个重要参数,将IE算法与两种最主要的基于模块度的划分算法GN(Girvan-Newman)和FastGN(Fast Girvan-Newman)进行对比,实验结果证明了IE算法在社团划分性能上优于GN和FastGN;将IE和其他7种最主要的经典社团算法进行时间复杂度分析,并在随机网络和真实网络上进行实验,结果表明该算法时间复杂度在GN与FastGN之间,时间复杂度小于GN而精确度优于GN,证明了在大多数数据集上IE算法的社团划分准确度优于传统基于点边比率的社团划分算法的准确度.     

基于物理场论的探测复杂网络社团结构的分布估计算法

探测社团结构是复杂网络分析中一个基本和重要的问题。为提高探测社团结构的效率,本文提出了基于复杂网络场论的社团结构分布估计算法。通过设置不同种群规模,本文算法运用经典物理场论理论构建节点间场论模型,并在此基础上建立了社团结构概率模型,按照社团结构概率模型建立了分布估计算法。将该算法与GN(Girvan Newman)算法、遗传算法及启发式算法比较其产生的最优解,并分析它们的均值及方差的差异,结果表明：基于复杂网络场论的社团结构分布估计算法收敛速度较快,划分效果较好。     

复杂网络中的社团结构发现方法

社团结构是真实复杂网络异质性与模块化特性的反映。深入研究网络的社团结构有助于揭示错综复杂的真 实网络是怎样由许多相对独立而又互相关联的社区形成的,使人们更好地理解系统不同层次的结构和功能,具有广泛 的实用价值。总结了目前常用的社区发现方法,包括经典的GN算法、模块度优化算法、基于网络动力学的方法以及 统计推断方法;用社区划分基准测试网络Zachary对上述算法进行了实验,对这几类算法的时间复杂度和优缺点进行 了比较分析。最后,对复杂网络的社区结构发现算法的研究进行了展望。     

基于复杂网络理论的产品结构模块划分方法

针对现有的产品结构模块划分方法的不足,将复杂网络理论中的社团结构 发现方法应用于产品结构模块的划分,提出了一种新的结构模块划分方法。产品的结构单元 作为网络的节点,有关联的结构单元对应的节点之间为网络的边,从而构建产品结构的网络 图,使用复杂网路理论中的社团结构发现方法—— GN 算法实现结构模块的划分。论文阐述 了基于GN 算法的模块划分的方法与步骤,在此基础上以汽车发动机的结构模块划分为例验 证了该方法的有效性和实用性,并对模块划分结果进行了分析,最后指出了今后进一步研究 的内容与方法。     

一种网络社团划分的评价及改进方法

主要从节点在所属群体内的相对重要程度出发, 尝试性地给出一种网络社团结构的新定义, 并在此基础上构建了一种网络社团划分的评价及改进方法。该方法既可以与现有的社团划分算法进行组合, 形成新的网络社团划分算法, 也可以独立使用, 对网络社团的划分结果进行评价与改进。最后, 通过MCL、GN、Factions等方法及算例对提出的算法进行了验证与分析。     

基于节点相似度的网络社团检测算法研究

社团结构是众多复杂网络的统计特性之一,挖掘网络中存在的社团结构日益受到人们的普遍关注。网络中的社团结构检测本质上类似于传统机器学习领域的聚类分析,其关键问题在于如何定义网络中节点间的相似度。首先提出了基于节点相似度的节点分裂算法SUN,相比传统的基于边界数(betweenness)的节点分裂算法GN, SGN在速度和精度上都有明显改善;接着,在利用各种节点相似度计算方法得到节点间的相似度之后,采用几种经典的聚类分析算法对网络进行社团划分,在模拟数据和真实数据上的实验表明:基于网络拓扑结构信息的signal和regular方法优于基于网络节点局部信息的Jaccard方法,而且对于复杂网络社团划分问题,如果选择好的网络节点相似度构造方法,已有的基于相似度矩阵的聚类分析算法都能快速有效地对网络社团进行划分。     

基于节点依赖度和相似社团融合的社团结构发现算法

社团结构作为复杂网络的拓扑特性之一具有重要的理论和实践意义。提出一种基于节点依赖度和相似社团融合的社团结构发现算法,首先根据依赖度和相似度的定义将整个网络划分成若干个平均集聚系数较大的局部网络,构成网络的基础骨架社团;然后根据连接度的定义不断将社团边缘的节点和小社团吸收到相应的骨架网络中去,直到所有节点都得到准确的社团划分。算法在Zachary空手道俱乐部网络和海豚社会网络中进行了社团划分实验,并与GN算法和Newman快速算法进行了比较,结果表明该算法可以有效地划分社团边缘的模糊节点,社团划分结果具有较高的准确度。     

一种基于聚集系数的复杂网络社团划分算法

;社团划分算法是复杂网络研究中的一个热点问题,为发现复杂网络中的社团结构,更好的研究复杂网络的社团性质,本文利用网络中聚集系数提出了一种新的社团划分的算法,该算法综合运用复杂网络中点和边的信息,根据节点和边的聚集系数,计算出节点问的连接紧密程度,由局部到整体来划分出所有的社团结构。传统的复杂网络社团划分算法通过获得全局网络的信息,但随着网络规模的增加,获得全局网络的信息的难度也随之增加,本文提出的新算法避免这一难度所带来的问题。将该算法应用到Zachary空手道俱乐部网络和海豚社会网络,测试结果证明了该算法的可行性。     

基于改进的ACCA的复杂网络社团结构发现

复杂网络社团结构划分日益成为近年来复杂网络的研究热点,到目前为止,已经提出了很多分析复杂网络社团结构的算法.该文在聚类算法的基础上,提出了一种基于改进的ACCA的复杂网络社团结构发现方法.该文提出的方法的好处是社团数目不用事先被指定,并且此算法最大的优点就是能获取全局最优解.通过ZacharyKarate Club经典模型验证了该算法的可行性和有效性,实验结果表明,该算法能成功地发现各个社团,是一种行之有效的网络社团发现算法.     

一个基于中心度的社团结构发现新算法*

针对GN算法在社团结构发现中时间复杂度高等问题,提出一种基于中心度的GN改进算法（DCGN）。该算法根据节点中心度以及节点之间的最短路径首先确定社团结构中心节点集,然后逐步删除社团结构中心节点之间的最大边介数连边,完成社团结构划分。DCGN算法避免了GN算法边介数计算开销大的问题,算法的时间复杂度约为O(cmn),其中c为常数,n为网络成员数,m为网络连边数。将DCGN和GN算法同时应用到Zachary网络及计算机随机生成网络中并进行了比较。实验结果表明,所提出的DCGN算法在运行效率和效果方面较之GN算     

基于基因表达式编程算法的复杂网络社区结构划分

由于复杂网络的不确定性,传统的复杂网络社区结构划分算法易造成过早收敛,使精度降低,且由于计算量大,时间复杂度较高。为克服以上不足,利用基因表达式编程(GEP)的自适应性和全局搜索能力强以及具有并行性计算等特点,优化网络社区结构的划分,提出了一种基于GEP的复杂网络社区结构划分算法,并通过实验验证了新算法的有效性。新算法在无先验信息情况下,可较准确地完成对复杂网络的社区划分。     

基于共邻节点相似度的社区划分算法

复杂网络中的社区结构能帮助人们认识网络的基本结构及其功能。针对目前多数社区划分算法准确率低、复杂度高的问题，提出了一种基于共邻节点相似度的社区划分算法。首先，为了计算节点间相似度值，提出了相似度模型，该模型通过将被测节点对的邻居节点引入一并计算，提高了相似度度量的准确性；然后，计算节点局部影响力值，能客观地表现出节点在所处网络中的重要性；其次，结合节点相似度值和节点局部影响力值对节点进行层次聚类，完成网络社区结构的初步划分；最后，通过聚合初步划分的子社区，获得复杂网络的最优模块度值。仿真结果表明，在网络的社区特征模糊时，与新的基于局部相似度的社区发现算法（CDALS）相比，所提算法的准确率提高了14%，证明了所提提法更能够准确、有效地划分复杂网络的社区结构。     

基于信息扩散概率的二分网络社区划分算法

二分网络是复杂网络的表现形式之一,二分网络单侧节点的社区划分对研究复杂网络具有重要的实际意义.基于信息在网络中的扩散概率和模块度思想,本文提出了一个针对二分网络的社区划分聚类算法(IPS算法).该算法通过模拟信息在网络中扩散的过程,利用各个节点的信息量在网络中扩散后,每个节点收到其他节点的信息量作为社区之间合并的依据,并引入二分网络模块度作为社区划分优劣判断的依据.最后算法在典型网络上测试结果表明,该算法不仅能够精确的识别二分网络社区个数,而且可以获得高质量的社区划分结果.     

基于子网络结构属性的网络分割研究

Girvan和Newman等人提出了一种基于“中间状态边”概念的网络分割算法,成为研究网络结构的代表性算法。根据“中间状态边”概念,提出了一种新颖的网络分割算法：该算法通过分析构成子网络的两个结构属性,给出了一种划分子网络的方法。根据计算机生成的随机网络和一些真实世界网络的子网络划分实验表明,该算法具有划分准确、计算量小的优点。     

稳定的标签传播社团划分算法研究

快速稳定地发现复杂网络中的社团是近年来社团划分研究的热点。标签传播算法(LPA)具有接近线性的时间复杂度,能快速发现复杂网络中的社团结构,但是该算法在标签传播过程中存在不确定性和随机性,降低了划分结果的准确性和稳定性。为了解决这一问题,设计了一种稳定的标签传播社团划分算法(S-LPA)。该算法利用改进的K-Shell算法来计算节点全局影响力,并结合能反映节点局部影响力的度值以及邻居节点信息,计算节点综合影响力;在标签传播过程中,根据标签影响力更新标签;当网络中所有节点的标签不再变化或者迭代次数达到最大值时,拥有相同标签的节点划分到同一社团中。在真实网络和人工合成网络上的实验结果表明,S-LPA算法不仅具有线性时间复杂度,而且提高了社团划分的质量和稳定性。     

基于信号自适应传递的社团发现算法

为了准确地检测出复杂网络的社团结构,提出一种基于信号自适应传递的社团发现方法。首先使信号在复杂网络上自适应地传递,从而获取网络中各节点对整个网络的影响向量,然后把网络中节点的拓扑结构转化成代数向量空间上的几何关系,最后结合聚类特性发现网络中的社团结构。为获取更加合理的空间向量,提出最佳传递次数,缩小搜索空间,增强算法寻优能力。该算法在计算机生成网络、Zachary网络和美国大学生足球赛网络上进行实验测试, 并与GN算法、谱聚类算法、极值优化算法和信号传递算法进行实验对比,社团划分的准确性和精确性均有所提高,证明该算法具有有效性和可行性。     

复杂网络重叠社区结构发现的演化算法研究

复杂网络重叠社区结构的划分已成为复杂网络研究的一个热点,目前已提出了很多关于社区结构发现的算法。提出了一种基于个体从众的演化算法ICEA,基本思想是由节点邻居组成的个体依概率进行从众和变异操作,用较短时间找到最优(或拟最优)模块度的社区划分,社区结构确定后利用邻居投票机制NV发现网络的重叠节点,完成重叠社区的划分。在真实网络的实验结果表明,此算法的使用时间和划分结果都优于典型算法。     

基于加权网络模块强度的社团划分

为了更好地将社交网络中的社团结构识别出来,努力实现社团结构的自然划分,在对模块度参数重新定义的基础上,提出了一种基于加权网络模块强度的社团划分算法。该算法的复杂性较低,能有效地完成加权复杂网络的社团划分。实验的模拟和仿真证实了算法的可行性和有效性。     

改进的CNM算法对加权网络社团结构的划分

为了对可以反映网络结构局部重要性质的加权网络进行社团结构划分,延续广泛应用的社团结构分级聚类方法,改进Newman贪婪算法（CNM算法）。算法设计中引入点权和边权,并重新定义新的Q函数计算社团模块度,通过寻找Q函数峰值确定社团划分的最终结果。另外以股票价格波动相关性为加权边建立的加权网络为例进行算法检验,社团划分的结果验证了改进的CNM算法的有效性。与改进的GN算法、极值优化算法等划分效果进行比较分析后发现,改进算法在划分准确性及算法复杂度等方面都有明显的优势。