基于标签传播的社区挖掘算法研究综述

社会网络由于其流行程度已经成为众多学者的研究热点。通过社区挖掘算法可以发现存在于社会网络中的潜在社区,而重叠社区挖掘则可以挖掘出更具有现实意义的社区结构。但是在研究中社会网络所包含的庞大数据量又会为之带来种种不便,因此快速的社区挖掘算法就受到了越来越多的重视。基于标签传播的社区挖掘算法具有近乎线性的时间复杂度。文中将从多方面研究目前基于标签传播的社区挖掘算法的优劣,并且详细分析基于标签传播算法在以后研究中的改进思路。     

基于多标签传播的重叠社区发现优化算法

标签传播算法是一种被广泛应用的社区发现算法,该算法为网络中的每个节点分配一个初始标签,然后通过传播标签来发现复杂网络中的潜在社区,具有时间复杂度低的特点。当前基于标签传播的重叠社区发现算法存在忽略节点重要性差异、需要人为设置参数等不足。针对该类算法在重叠社区发现方面的缺陷,提出一种基于多标签传播的重叠社区发现优化算法。该算法使用K-核分解方法找出若干个社区核心节点,以这些节点为种子节点,逐层向外传播标签;在进行标签选择的时候以邻居节点标签的种类来决定重叠节点的标签个数。实验表明,该算法明显改善了社区发现的性能,提高了划分结果的稳定性和准确性。     

融合特征向量中心性与标签熵的标签传播算法

重叠社区结构挖掘旨在发现复杂网络中多个独立社区之间的重叠部分，其在社交、交通、舆情乃至反恐等领域具有广泛的应用。然而，目前基于标签传播的重叠社区挖掘算法在社区结构模糊的网络中表现出较强的随机性，导致准确度不高。针对重叠社区模糊边界导致的不确定性和低准确度问题，提出一种融合特征向量中心性与标签熵的标签传播算法ECLE-LPA。ECLE-LPA通过融合节点的K-核迭代因子与特征向量中心性来计算节点影响力并初始化节点标签，在标签传播过程中，通过节点标签熵和节点间亲密度更新节点标签列表及其标签隶属度，从而较好地克服了社区模糊边界的识别问题。实验结果表明：在Les Miserables、Polbooks、Football、Polblogs和Netscience等真实网络中，ECLE-LPA划分结果的EQ值普遍比对比算法提高了1%～3%;在社区结构模糊的人工网络中，ECLE-LPA划分结果的NMI值比其他标签传播算法提高了10%以上。     

一种新的基于标签传播的复杂网络重叠社区识别算法

针对现有基于标签传播的复杂网络重叠社区识别方法所存在的社区识别精度不稳定,以及随机性较强等缺陷,提出一种新的基于标签传播的复杂网络重叠社区识别算法NOCDLP(a novel algorithm for overlapping community detection based on label propagation).该算法首先搜索网络中若干以度较高节点为中心的完全子图,并以这些完全子图为起点进行标签传播;其次通过分析节点与社区连接强度以及社区接纳某节点后的社区内部连接紧密度情况给出节点归属社区强度函数,以此作为标签传播的依据提高社区的识别精度;再次,在标签传播过程中,NOCDLP算法设置标签传播控制标记,以避免标签传播算法随机性较强的缺陷;最后,在已形成的社区中通过整理重叠节点获得更准确的重叠社区结构.算法在人工网络与真实网络中完成测试,同时与多个经典算法进行对比分析,实验结果验证了NOCDLP算法是有效的、可行的.     

基于模块密度优化的标签传播社区发现算法

基于标签传播的社区发现算法(LPA)以其简单高效得到了广泛的研究,然而当社区结构模糊时,LPA得到的是一个单一的社区,这是无意义的.模块化标签传播算法(LPAm)则倾向于将网络划分为度数相近的社区且存在解极限问题.为此提出基于模块密度的标签传播(LPAd)算法,该算法通过对模块密度优化进行标签标记和传播,以避免过大社区的形成,且生成的社区满足Radicchi等人提出的弱社区定义.多个真实数据集和人工网络数据的实验结果表明,本文算法在不改变算法复杂度的情况下提高了所发现社区的质量,与现有的若干基于标签传播的社区发现算法相比,取得了改进的效果.     

基于网络社区发现的标签传播聚类算法

高维数据的聚类特性通常难以直接观测. 将其构建为复杂网络, 节点间的拓扑结构可以反映样本之间的关系. 对网络中的节点进行社区发现, 可实现对数据更直观的聚类. 提出一种基于网络社区发现的低随机性标签传播聚类算法. 首先, 用半径和最近邻方法将数据集构建为稀疏的全连通网络. 之后, 根据节点相似度进行节点标签预处理, 使得相似的节点具有相同的标签. 用节点的影响力值改进标签传播过程, 降低标签选择的随机性. 最后, 基于内聚度进行社区的优化合并, 提高社区的质量. 在真实数据集和人工数据集上的实验结果表明, 该算法对各种类型的数据都具有较好的适应性.     

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。     

融合K-shell和标签熵的重叠社区发现算法

针对标签传播算法稳定性不足、准确性较差的问题,提出了融合K-shell和标签熵的标签传播重叠社区发现算法OCKELP。首先,采用K-shell算法减少了标签初始化时间,并利用标签熵的更新序列提高了算法的稳定性;其次,引入综合影响力进行标签选择,并将社区层次信息和节点局部信息融合提高了算法的准确性。在真实网络数据集上,OCKELP相较于重叠社区发现算法（COPRA）、基于多核心标签传播的重叠社区识别方法（OMKLP）、SLPA的模块度最大提升分别约68.64%、53.99%、42.29%,在人工网络数据集的归一化互信息（NMI）值上,OCKELP相较于其他三种算法也有着明显优势,且随着重叠节点隶属社区数量的增加可以挖掘出社区的真实结构。     

基于节点影响力的理性节点标签传播算法

社区发现能够揭示真实社会网络的拓扑结构和重要节点。由于具有线性时间复杂度,无需定义目标函数及目标参数,标签传播算法(LPA)作为经典社区发现算法被广泛应用在学术和实践领域。针对LPA算法更新顺序的无序性和标签选择的随机性,提出基于节点影响力的理性节点标签传播算法(RLPBNI)。将节点影响力排序作为更新顺序,引入理性节点概念进行标签选择,并定义重叠度进行社区再降维。实验结果表明,与其他对比算法相比,RLPBNI算法不但可有效提高社区划分精度,且更容易发现混合程度较高的网络中隐藏的社区。     

融入社区评估的节点重要性分析

针对在目标中挖掘关键成员的研究是社交网络领域的重要分支,但现有的重要性算法很容易出现挖掘的关键节点聚集现象。针对此问题,提出了一种融入社区评估的节点重要性算法,该算法根据目标群体网络拓扑结构,定义了社区重要性评估函数,融合了成员在其社区的内部影响力及外部连通性,综合评价成员重要度。以4个真实的复杂网络作为实验数据,与现有算法进行对比,从传播能力、鲁棒性和肯德尔相关系数三个维度验证,实验表明该算法对群体中的成员重要性度量更加准确。     

基于隐藏标签节点挖掘的跨网络用户身份识别

随着各种社交网络不断涌现,以及针对社交网络的安全和商业应用的不断普及,跨网络用户身份识别成为当前的研究热点。针对现有的基于自中心网络环境算法(Ego-UI)对标签节点利用率不高的缺点,该文提出一种基于隐藏标签节点挖掘的跨网络用户身份识别算法(HLNM-UI)。该算法通过给待匹配节点添加社团聚类信息,将挖掘出的隐藏标签节点加入到自中心网络里,通过对潜在的关系信息加以利用,提高待匹配节点的辨识度,然后利用标签节点找寻最佳匹配,最后通过迭代运算实现全网络所有节点的身份识别。在多个人工随机网络和真实社交网络实验结果表明,该文提出的算法相比现有的基于自中心网络算法具有更高的召回率和F-1值。     

基于节点重要性与相似性的标签传播算法

标签传播算法是一种常用的社区发现方法,具有近似线性的时间复杂度,但该算法存在随机性和不稳定性.为了解决标签传播算法存在的准确性低和稳定性差的问题,本文提出了基于节点重要性与相似性的标签传播算法(Label Propagation Algorithm based on node Importance and Similarity,LPA IS).首先,基于节点重要性提出种子节点集和算法更新序列的获取方法.其次,利用节点重要性与相似性提出了一种计算标签综合影响力的方法,任意节点根据其邻居标签的综合影响力更新自身的标签.在真实网络和人工合成网络上进行实验,结果表明,与其它5种典型标签传播类算法对比,LPA IS算法能够在一定程度上提高算法的准确性和稳定性,并且能够减少算法的迭代次数.     

基于标签传播的语义重叠社区发现算法

语义社会网络(Semantic social network, SSN)是一种由信息节点及链接关系构成的新型复杂网络, 为此以节点邻接关系为挖掘对象的传统社会网络社区发现算法无法有效处理语义社会网络重叠社区发现问题. 由此提出标签传播的语义重叠社区发现算法, 该算法以标签传播算法(Latent Dirichlet allocation, LDA)模型为语义信息模型, 利用Gibbs取样法建立节点语义信息到语义空间的量化映射; 提出可度量节点间相似性的主成分 (Semantic coherent neighborhood propinquity, SCNP)模型和语义影响力(Semantic impact, SI)模型; 以SCNP作为标签传播的权重, 以SI 作为截断值的参数, 提出一种改进的Semantic-LPA (Semantic label propagation algorithm)算法; 提出可度量语义社区发现结果的语义模块度模型, 并通过实验分析, 验证了算法及语义模块度模型的有效性及可行性.     

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。     

基于标签传递的有向图重叠社团发现算法研究

社团发现作为网络科学中一个重要的基础问题受到了广泛的关注和重视.针对社团结构的研究为我们提供了从中尺度上分析和理解网络的途径,具有重要的理论和实际意义.已有的研究大多关注无向图和非重叠社团的发现.本文基于标签传递和用户排序的思想设计了一个有向图上的重叠社团发现算法,实际数据上的实验表明了算法在发现用户多重社团属性和确定社团规模方面的有效性.     

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。