專利名稱：基于改進(jìn)“結(jié)構(gòu)洞”的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要性局部計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的重要性評(píng)價(jià)方法，特別涉及一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)局部信息的節(jié)點(diǎn)重要性的評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)重要性評(píng)估一直受到研究人員的廣泛關(guān)注，尋找網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的重要研究內(nèi)容之一。挖掘出在各類復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)功能運(yùn)轉(zhuǎn)中扮演重要角色的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，有針對(duì)性地分析其性質(zhì)，從而進(jìn)行有效地利用有重要意義。比如對(duì)搜索引擎的搜索結(jié)果排序、疾病傳播的關(guān)鍵傳播源控制、恐怖組織頭目的迅速定位、謠言傳播網(wǎng)絡(luò)中的重要傳播節(jié)點(diǎn)獲取、科研合作網(wǎng)絡(luò)中重要作者的發(fā)現(xiàn)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社區(qū)結(jié)構(gòu)中社區(qū)中心的確定等，都涉及到了節(jié)點(diǎn)重要性評(píng)估問題。另外，對(duì)社交網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)、電力網(wǎng)絡(luò)、Internet網(wǎng)絡(luò)等各種具體網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)重要性進(jìn)行評(píng)估，發(fā)掘其中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也具有很高的實(shí)用價(jià)值。目前已經(jīng)提出的評(píng)估網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)重要性的方法很多，具體的重要性評(píng)價(jià)指標(biāo)包括度、介數(shù)、凝聚性、特征向量、子圖、網(wǎng)絡(luò)流、隨機(jī)行走等。這些評(píng)估方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要性的度量都是側(cè)重于全局和局部兩個(gè)不同的角度來考慮的。局部計(jì)算評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)重要性的方法有度、結(jié)構(gòu)洞等指標(biāo)，最簡單的方法是以節(jié)點(diǎn)的度為其重要性的衡量標(biāo)準(zhǔn)，即認(rèn)為度越大的節(jié)點(diǎn)其在網(wǎng)絡(luò)中的重要性越高，但具有度相同的節(jié)點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度未必相同。另外還有一些重要的“橋節(jié)點(diǎn)”，無法采用度的方法來衡量；基于全局角度對(duì)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)重要性的度量通常使用的方法有接近中心性、介數(shù)等，但需要全局網(wǎng)絡(luò)已知，且需遍歷整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，比如以最短路徑來計(jì)算的介數(shù)(Betweenness)能很好地衡量節(jié)點(diǎn)在某些網(wǎng)絡(luò)中的重要程度，但節(jié)點(diǎn)介數(shù)的計(jì)算非常復(fù)雜，不僅要計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的最短路徑長度，還要記錄這些最短路徑的路線，其時(shí)間代價(jià)為0(n3),即便采用Ulrik Brandes和Newman提出的方法，對(duì)于無向網(wǎng)絡(luò)計(jì)算介數(shù)的時(shí)間代價(jià)為0(mn)。另外，基于全局的重要性指標(biāo)需要針對(duì)具體的連通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于一些實(shí)際上并不連通的網(wǎng)絡(luò)，采用全局的方法就無能為力。而現(xiàn)實(shí)生活中的很多網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng) 絡(luò)規(guī)模非常龐大，結(jié)構(gòu)也極為復(fù)雜，因此從全局的角度度量節(jié)點(diǎn)的重要性幾乎不可能，探索基于局部方法計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的重要性有更大的實(shí)際意義。在基于局部信息的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要性的評(píng)價(jià)中，最常用的方法是以節(jié)點(diǎn)度作為節(jié)點(diǎn)重要性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即認(rèn)為與節(jié)點(diǎn)相連的邊越多則該節(jié)點(diǎn)越重要，這種方法評(píng)估簡單，計(jì)算方便，但卻有很大的片面性，因?yàn)橛行┲匾摹昂诵墓?jié)點(diǎn)”并不一定具有較大的度。Burt提出了另外一種基于局部信息重要性的評(píng)價(jià)方法，即發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中“結(jié)構(gòu)洞”。Burt指出，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以利用結(jié)構(gòu)洞來獲取優(yōu)勢，擁有較多結(jié)構(gòu)洞的個(gè)體，越趨向于財(cái)富的快速積累、地位的快速提升。為了衡量網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)構(gòu)洞，Burt提出了計(jì)算結(jié)構(gòu)洞的網(wǎng)絡(luò)約束系數(shù)(Network Constraint index)對(duì)網(wǎng)絡(luò)閉合性和結(jié)構(gòu)洞進(jìn)行測度,這個(gè)系數(shù)描述的是網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)與其它節(jié)點(diǎn)直接或間接聯(lián)系的緊密程度。結(jié)構(gòu)洞的網(wǎng)絡(luò)約束系數(shù)越高，網(wǎng)絡(luò)的閉合性越好，結(jié)構(gòu)洞程度越小；反之，結(jié)構(gòu)洞程度越大，即網(wǎng)絡(luò)約束系數(shù)越小，節(jié)點(diǎn)的位置越重要。但是，這一概念只是考察了節(jié)點(diǎn)最近鄰和次近鄰的影響，沒有考慮到鄰居間的聯(lián)系對(duì)控制力的影響。因此，單純的結(jié)構(gòu)洞指標(biāo)無法發(fā)現(xiàn)一些重要的“橋節(jié)點(diǎn)”。計(jì)算節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)約束系數(shù)定義為:
權(quán)利要求
1.一種基于改進(jìn)“結(jié)構(gòu)洞”的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要性局部計(jì)算方法，其特征在于:G =(V, E)是一個(gè)無自環(huán)的無向網(wǎng)絡(luò)，其中V = Iv1, v2，...，vn}是網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的集合，|V
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于改進(jìn)“結(jié)構(gòu)洞”的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要性局部計(jì)算方法，通過定義節(jié)點(diǎn)的鄰接度和二次鄰接度來衡量其鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)其的重要程度，通過計(jì)算對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)投入時(shí)間(精力)占其總時(shí)間(精力)的比值，并測量網(wǎng)絡(luò)中的“結(jié)構(gòu)洞”約束系數(shù)，來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中處于關(guān)鍵位置的節(jié)點(diǎn)，約束系數(shù)越小，節(jié)點(diǎn)越處于關(guān)鍵位置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法在對(duì)ARPA網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)重要性評(píng)價(jià)中有著比介數(shù)、度、接近度指標(biāo)更好的優(yōu)點(diǎn)。由于本發(fā)明的方法所有的計(jì)算都是基于節(jié)點(diǎn)的鄰近節(jié)點(diǎn)和次鄰節(jié)點(diǎn)而得出的，因此尤其對(duì)于全局未知的網(wǎng)絡(luò)，可以很好的發(fā)現(xiàn)其中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，克服了全局方面某些應(yīng)用的局限。
文檔編號(hào)H04L12/24GK103227731SQ20131014128
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者于會(huì), 劉尊, 李勇軍, 于鑫, 陳華勝, 瞿幼苗, 李偉華 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)