基于谱聚类的社交网络动态社区发现算法

动态社区发现研究是社交网络分析（SNA）的重要研究领域。随着节点加入或离开社交网络，节点间的关系也随之建立或消失，进而影响着社区结构的变化。针对社交网络静态社区发现算法缺少必要的社区节点历史信息而导致的网络结构分析、聚类信息不足和计算开销过大的问题，基于社区网络演化事件的划分并根据主要社区事件的分析，提出一种基于谱聚类的动态社区发现算法（SC-DCDA）。首先，根据实验观察使用谱映射的方法将高维数据降维，并采用改进的模糊C-均值聚类（FCM）算法确定动态社交网络中的节点与待发现社区的关联度；其次，根据演化相似度矩阵分析社区结构。通过使用真实网络数据集以及模块度得分、轮廓系数等社区发现算法衡量指标，评估所提算法的效果。实验结果表明，SC-DCDA的计算开销相较于传统谱聚类降低了8.37%，在所有数据集上的平均模块度得分是0.49，其他衡量指标的定性分析结果也较好，验证了所提算法在信息交互、聚类效果和精确度上表现较好。     

基于因子图模型的动态图半监督聚类算法

针对动态图的聚类主要存在着两点不足:首先, 现有的经典聚类算法大多从静态图分析的角度出发, 无法对真实网络图持续演化的特性进行有效建模, 亟待对动态图的聚类算法展开研究, 通过对不同时刻图快照的聚类结构进行分析进而掌握图的动态演化情况.其次, 真实网络中可以预先获取图中部分节点的聚类标签, 如何将这些先验信息融入到动态图的聚类结构划分中, 从而向图中的未标记节点分配聚类标签也是本文需要解决的问题.为此, 本文提出进化因子图模型(Evolution factor graph model, EFGM)用于解决动态图节点的半监督聚类问题, 所提EFGM不仅可以捕获动态图的节点属性和边邻接属性, 还可以捕获节点的时间快照信息.本文对真实数据集进行实验验证, 实验结果表明EFGM算法将动态图与先验信息融合到一个统一的进化因子图框架中, 既使得聚类结果满足先验知识, 又契合动态图的整体演化规律, 有效验证了本文方法的有效性.     

基于谱聚类的动态网络社区演化分析算法

针对复杂网络社区受到个体兴趣和迁移的影响随着时间推移而演化的问题,提出一种基于谱聚类的动态网络社区演化分析算法,试图揭示动态网络社区结构随时间的演变过程.算法融合当前时刻快照拓扑结构和上一时刻社区结构两个因素,并用随机分块模型和Dirichlet分布分别对上述两个因素建模,从而将社区演化分析形式化为优化问题.从理论上验证了社区演化分析与谱聚类是等价的,为利用谱聚类解决社区演化分析奠定理论基础.在合成数据集上的实验结果表明,相比于以规格化割为目标的谱聚类,所提方法能显著提升动态社区检测的准确性和稳定性.     

基于对称非负矩阵分解的重叠社区发现方法

针对重叠社区中的重要节点(重叠节点、中心节点、离群节点)及其固有的重叠社区结构的发现问题,提出了一种新的对称非负矩阵分解算法。首先将误差逼近项和非对称惩罚项的和作为目标函数,然后基于梯度更新的原则及非负约束条件推导出该算法。对5个实际网络进行了仿真实验,结果显示所提算法能将实际网络的重要节点及其固有的社区结构发现出来。从社区发现结果的平均导电率和算法的执行时间看,所提方法优于非负矩阵分解社区发现(CDNMF)方法;从准确率和召回率的调和平均值的加权平均值看,所提方法比较适合较大数据集的重叠社区发现。     

基于长短期记忆网络的社区演化预测

现实生活中的网络通常是动态的,网络结构随着时间的推移而改变,检测社区演化可以深入了解网络的基本行为。针对动态社区演化预测问题,提出一种结合演化树和长短期记忆网络的社区演化预测方法,从动态网络中提取社区的多元特征,并使用长短期记忆网络对特征进行学习分类,最终预测社区下一时间段的变化情况。在两个真实数据集上进行了实验,实验结果证明该方法可以有效地预测社区演化行为,与其他方法相比具有较好的准确性。     

基于微博文本的词对主题演化模型

针对传统主题模型忽略了微博短文本和文本动态演化的问题,提出了基于微博文本的词对主题演化（BToT）模型,并根据所提模型对数据集进行主题演化分析。BToT模型在文本生成过程中引入连续的时间变量具体描述时间维度上的主题动态演化,同时在文档中构成主题共享的“词对”结构,扩充了短文本特征。采用Gibbs采样方法对BToT参数进行估计,根据获得的主题-时间分布参数对主题进行演化分析。在真实微博数据集上进行验证,结果表明,BToT模型可以描述微博数据集中潜在的主题演化规律,获得的困惑度评价系数低于潜在狄利克雷分配（LDA）、词对主题模型（BTM）和主题演化模型（ToT）。     

CommTracker:一种基于核心的社区演化跟踪算法(英文)

提出了一种无需参数设置的社区演化跟踪算法CommTracker,它有效利用社区中核心点来为两个处于不同时间段的社区之间建立演化关系。这种方法非常适合于大规模数据集。当社区之间的演化关系建立后,利用CommTracker来鉴定演化路径中存在的分裂点和融合点。重点分析了社区演化路径之间的关系:路径相交和社区重生。最后,通过实验,验证了CommTracker的正确性和有效性。     

基于中心度的标签传播时间序列聚类方法

为了实现时间序列自动聚类,以及更为细致地描述时间序列之间的结构关系,引入社区发现方法来研究时间序列聚类.针对标签传播方法在标签传播过程中具有较强不确定性,以及算法对网络结构较为敏感等问题,提出一种基于中心度的标签传播时间序列聚类方法;通过构建时间序列网络空间结构,将每条时间序列看作一个节点,根据每个节点的中心度来得到标签更新顺序;计算节点对于每个簇的归属度,再利用节点的归属度和标签的传播实现节点的划分,从而实现时间序列聚类.所提方法通过分析时间序列之间的连接关系来发现其在欧氏空间的结构特征,进而实现空间结构的有效划分.实验结果表明,所提方法无需确定初始簇中心,能够有效划分人工数据网络和真实社会网络,在时间序列数据聚类中取得了良好的聚类效果.     

基于广义后缀树的二分网络社区挖掘算法

近年来,二分网络的社区挖掘问题得到了极大的关注。提出了一种基于广义后缀树的二分网络社区挖掘算法。首先从二分网络的邻接矩阵中提取网络中每个节点的链接节点序列,然后构建广义后缀树。广义后缀树的每个节点表示二分网络的一个完全二分团,由此获取并调整完全二分团。通过引入二分团的紧密度得到初始的社区划分,最后再对孤立点进行处理以得到最终的社区划分。所提算法不仅能发现重叠社区,而且能得到一对多关系的社区。在人工数据集和真实数据集上的实验表明,所提算法能准确地识别二分网络中的社区个数,获得很好的划分效果。     

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。     

Perspectives on the evolution of online communities

The rapid growth of social networks opens interesting research opportunities to make use of the massive information exchanged in day-to-day communication. One of the active research issues related to this aspect is the study of online community formation and evolution in dynamic social networks. As community structure is usually ambiguous, then defining how it evolves over time becomes a challenge in terms of tracking mechanism and evaluation method. In this study, we review the online communities and their evolution tracking mechanisms and discuss the main categories of approaches for tracking community evolution and how they work. We analyse the different solutions proposed under each community evolution tracking category and provide an assessment of their projected performance. Finally, a discussion of analysis insights concerning community evolution and its influence is introduced.     

一种基于增量式谱聚类的动态社区自适应发现算法

针对当前复杂网络动态社区发现的热点问题, 提出一种面向静态网络社区发现的链接相关线性谱聚类算法, 并在此基础上提出一种基于增量式谱聚类的动态社区自适应发现算法. 动态社区发现算法引入归一化图形拉普拉斯矩阵呈现复杂网络节点之间的关 系,采用拉普拉斯本征映射将节点投影到k维欧式空间.为解决离群节点影响谱聚类的效果和启发式确定复杂网络社区数量的问题, 利用提出的链接相关线性谱聚类算法发现初始时间片的社区结构, 使发现社区的过程能够以较低的时间开销自适应地挖掘复杂网络社区结构. 此后, 对于后续相邻的时间片, 提出的增量式谱聚类算法以前一时间片聚类获得的社区特征为基础, 通过调整链接相关线性谱聚类算法实现对后一时间片的增量聚类, 以达到自适应地发现复杂网络动态社区的目的. 在多个数据集的实验表明, 提出的链接相关线性谱聚类算法能够有效地检测出复杂网络中的社区结构以及基于 增量式谱聚类的动态社区自适应发现算法能够有效地挖掘网络中动态社区的演化过程.     

一种基于GN算法的动态图划分方法

随着图规模的急剧增长,对动态图进行实时处理的需求日益增加.大多现有的算法针对静态图划分是有效的,直接用其处理动态图会带来较大的通信开销.针对该问题,提出一种基于GN算法的动态图划分方法.首先收集一段时间内加入动态图中的顶点;然后,利用GN算法对这些新加入的顶点进行预划分,产生若干个内部联系紧密的社区;最后,将预划分产生...     

Community Detection in Dynamic Social Networks Based on Multiobjective Immune Algorithm

Community structure is one of the most important properties in social networks,and community detection has received an enormous amount of attention in recent years.In dynamic networks,the communities may evolve over time so that pose more challenging tasks than in static ones.Community detection in dynamic networks is a problem which can naturally be formulated with two contradictory objectives and consequently be solved by multiobjective optimization algorithms.In this paper,a novel multiobjective immune algorithm is proposed to solve the community detection problem in dynamic networks.It employs the framework of nondominated neighbor immune algorithm to simultaneously optimize the modularity and normalized mutual information,which quantitatively measure the quality of the community partitions and temporal cost,respectively.The problem-specific knowledge is incorporated in genetic operators and local search to improve the effectiveness and efficiency of our method.Experimental studies based on four synthetic datasets and two real-world social networks demonstrate that our algorithm can not only find community structure and capture community evolution more accurately but also be more steadily than the state-of-the-art algorithms.     

动态社区发现方法研究综述

随着社交媒体多样性的增加,实时分析社交网络的需求不断增大,动态社区发现的研究受到了广泛的关注。已有的社区发现综述多是侧重静态社区发现,以及相关方法的探讨,无法进行网络演化分析,此外社区的实体数据往往具有交叉更替性和时序性,因此对动态社区发现的研究现状进行分析和综述。首先,基于复杂网络的研究背景,提出了通用的动态社区发现研究框架;接着,形式化表示动态社区发现的相关定义,并从网络层面和节点层面对动态社区演化进行详细分析;然后,根据架构和技术的不同,对动态社区发现方法进行归纳分类,并结合常用数据集和评价指标对经典静态社区发现算法进行定性和定量分析;最后,介绍了社区发现的典型应用场景,探讨了当前动态社区发现研究面临的主要挑战,针对性地提出了相关解决方案,为动态社区发现研究领域勾画出较为清晰和全面的研究方向。     

微博网络上的重叠社群发现与全局表示

微博网络是新兴的覆盖海量用户、涉及广泛话题并具有复杂重叠社群结构的多模网络。在深入研究微博网络各类实体和属性内在联系的基础上,提出了以用户-话题关系为主要划分原则的重叠社群表达模型及相应的社群结构发现算法。该方法不仅考虑网络中的用户-话题关系,还融合了这一网络特有的用户关注关系、博文评论与转发关系等所形成的复合网络关系。同时,改进了传统的社群隶属矩阵表述模型,通过引入虚拟社群,使隶属矩阵不仅合理反映个体对社群的隶属度,同时标识了个体在社群中的核心度。通过基于新浪微博数据集的实验验证,结果表明：该模型与方法能够高效合理地刻画该数据集包含的重叠社群结构,实验结果具有良好的可解释性,所提出的模型和算法可以有效地应用于类似多模网络社群划分和演化分析研究中。     

基于节点动态属性相似性的社会网络社区推荐算法

社区推荐帮助用户寻找感兴趣的社群,是社会网络分析的重要内容。根据社会网络的动态变化特性,通过分析网络的动态演变过程、网络个体的行为特征及个体间联系的变化,研究动态社区及其个体的动态特性的形式化描述方法,提出了节点（个体）间的动态属性相似度计算方法和基于节点（个体）间的动态属性相似度计算的社区推荐算法,可以克服通过个体的直接联系进行社区推荐的局限性。实验结果表明,应用本算法进行社区推荐的准确率有较大提高,能有效应用于动态社会网络的社区推荐。     

Multi-objective optimization algorithm based on characteristics fusion of dynamic social networks for community discovery

The network structure exhibits a variety of changes over time. Fusing this structure and the development of communities in dynamic networks plays an important role in analyzing the evolution and development of the entire network. How to ensure the division of the community structure in social network big data, as well as ensure the continuity of the community between the current time and previous time period, are issues that need to be explored. This problem can be solved by fusing the three characteristics of temporal variability, stability, and continuity in dynamic social network communities, and by adopting the multi-objective optimization method to detect community structures in dynamic networks. The probability fusion method is added to the initial step of the algorithm to generate suitable network partitions and ensure fast convergence and high accuracy. Two neighboring fusion strategies are proposed that are suitable for communities: the neighbor diversity strategy and the neighbor crowd strategy. These two strategies make different changes to the candidate network partitions. A continuity metric for dynamic community evolution is formulated to compare the similarity of the dynamic network communities of two consecutive time steps. Experiments on synthetic datasets and actual datasets prove that the proposed method in this paper provides better performance than existing methods.