基于拓?fù)涮匦缘膹?fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)發(fā)現(xiàn)方法
【專利摘要】基于拓?fù)涮匦缘膹?fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)發(fā)現(xiàn)方法，包括：步驟1.初始化；將網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)獨(dú)立的社團(tuán)，如果網(wǎng)絡(luò)中有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么就有n個(gè)初始化社團(tuán)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵性為0，歸屬度取決于邊連接強(qiáng)度；步驟2.計(jì)算邊連接強(qiáng)度；計(jì)算所有相連節(jié)點(diǎn)之間的邊連接強(qiáng)度，也就是計(jì)算有邊相連的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的三角形的個(gè)數(shù)；步驟3.迭代；依順序?qū)Ω鞴?jié)點(diǎn)進(jìn)行以下操作：首先，將一個(gè)節(jié)點(diǎn)從其所在社團(tuán)刪除，計(jì)算該節(jié)點(diǎn)與各個(gè)社團(tuán)的歸屬度，將節(jié)點(diǎn)劃分到歸屬度最大的社團(tuán)。本發(fā)明不需要對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行初始劃分，也不需要輸入聚類數(shù)，精度高且簡(jiǎn)單、易行。
【專利說明】基于拓?fù)涮匦缘膹?fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)發(fā)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)挖掘方法【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于拓?fù)涮匦缘木W(wǎng)絡(luò)社區(qū)發(fā)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)的物理意義和數(shù)學(xué)特性的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)在大部分的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)都具有一個(gè)共同的性質(zhì)，即社團(tuán)結(jié)構(gòu)。也就是說，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以劃分為若干個(gè)社團(tuán)，這些社團(tuán)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間緊密連接，社團(tuán)之間連接較為稀疏。研究表明，典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)如互聯(lián)網(wǎng)、社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)、文獻(xiàn)引用網(wǎng)絡(luò)、蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)等都具有明顯的社團(tuán)結(jié)構(gòu)。挖掘網(wǎng)絡(luò)中的社團(tuán)，對(duì)于了解網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和分析網(wǎng)絡(luò)特性都是十分重要的。
[0003]對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中社區(qū)結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史。目前，基于分級(jí)聚類的方法被提出并逐漸成為研究的主流方法。分級(jí)聚類是基于各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接的相似性或者強(qiáng)度，把網(wǎng)絡(luò)自然地劃分為各個(gè)子群。根據(jù)從網(wǎng)絡(luò)添加邊還是移除邊，分級(jí)聚類方法可以分為:分裂方法和凝聚方法。
[0004]除了社團(tuán)發(fā)現(xiàn)外，對(duì)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的另一種研究方法是發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。夕卜界影響具有不同拓?fù)涮匦缘墓?jié)點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出不同程度的魯棒性或脆弱性。因此，有必要研究網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。通常采用節(jié)點(diǎn)的中心性測(cè)度(centrality measure)衡量節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中影響能力的大小，通過網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦钥闪私庠摴?jié)點(diǎn)獲得、控制信息及資源的能力。社團(tuán)發(fā)現(xiàn)與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)往往被相互獨(dú)立地用于分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。Yizhou Sun等提出了一種新的思路，他們將網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的聚類與節(jié)點(diǎn)的排序相結(jié)合。也就是說，社團(tuán)發(fā)現(xiàn)與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)是可以同時(shí)進(jìn)行的，并且相輔相成。Yizhou Sun等提出的RankcIus算法成功地用于計(jì)算機(jī)科學(xué)文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的分析。
[0005]但是，Rankclus算法是針對(duì)異構(gòu)信息網(wǎng)絡(luò)(heterogeneous informationnetwork),而且該算法需要預(yù)先指定聚類數(shù)，并需要隨機(jī)地進(jìn)行初始劃分，從而導(dǎo)致聚類結(jié)果的不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種基于拓?fù)涮匦缘膹?fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)發(fā)現(xiàn)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的聚類結(jié)果不穩(wěn)定的問題。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于拓?fù)涮匦缘膹?fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)發(fā)現(xiàn)方法，包括:
[0008]步驟1，初始化；將網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)獨(dú)立的社團(tuán)，如果網(wǎng)絡(luò)中有η個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么就有η個(gè)初始化社團(tuán)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵性為0，歸屬度取決于邊連接強(qiáng)度；
[0009]步驟2，計(jì)算邊連接強(qiáng)度；計(jì)算所有相連節(jié)點(diǎn)之間的邊連接強(qiáng)度，也就是計(jì)算有邊相連的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的三角形的個(gè)數(shù)；
[0010]步驟3，迭代；依順序?qū)Ω鞴?jié)點(diǎn)進(jìn)行以下操作:首先，將一個(gè)節(jié)點(diǎn)從其所在社團(tuán)刪除，計(jì)算該節(jié)點(diǎn)與各個(gè)社團(tuán)的歸屬度，將節(jié)點(diǎn)劃分到歸屬度最大的社團(tuán)。[0011]步驟3中，節(jié)點(diǎn)被劃分到新的社團(tuán)之后，與其相連的節(jié)點(diǎn)的中心程度可能會(huì)發(fā)生改變，需要重新計(jì)算它們的關(guān)鍵性，即能構(gòu)成的三角形的個(gè)數(shù)；之后，對(duì)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同樣的操作；當(dāng)遍歷完所有的節(jié)點(diǎn)，一次迭代結(jié)束；經(jīng)過多次迭代，各節(jié)點(diǎn)的歸屬將不再發(fā)生變化，算法終止。
[0012]邊連接強(qiáng)度，是用來衡量?jī)蓚€(gè)相連節(jié)點(diǎn)之間的相似度，用Sij來表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的連接強(qiáng)度，Sij等于在網(wǎng)路中包含節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j所組成的三角形的個(gè)數(shù)。
[0013]關(guān)鍵性，是衡量節(jié)點(diǎn)在其所屬社團(tuán)中的重要程度，用&來表示節(jié)點(diǎn)j在其所屬社團(tuán)中的關(guān)鍵性，Cj等于在節(jié)點(diǎn)j所屬社團(tuán)中包含節(jié)點(diǎn)j的三角形的個(gè)數(shù)。
[0014]歸屬度是節(jié)點(diǎn)劃分的判斷標(biāo)準(zhǔn)，即節(jié)點(diǎn)與各個(gè)社團(tuán)之間的關(guān)系；歸屬度計(jì)算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.基于拓?fù)涮匦缘膹?fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，包括: 步驟1，初始化；將網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)獨(dú)立的社團(tuán)，如果網(wǎng)絡(luò)中有η個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么就有η個(gè)初始化社團(tuán)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵性為O，歸屬度取決于邊連接強(qiáng)度； 步驟2，計(jì)算邊連接強(qiáng)度；計(jì)算所有相連節(jié)點(diǎn)之間的邊連接強(qiáng)度，也就是計(jì)算有邊相連的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的三角形的個(gè)數(shù)； 步驟3，迭代；依順序?qū)Ω鞴?jié)點(diǎn)進(jìn)行以下操作:首先，將一個(gè)節(jié)點(diǎn)從其所在社團(tuán)刪除，計(jì)算該節(jié)點(diǎn)與各個(gè)社團(tuán)的歸屬度，將節(jié)點(diǎn)劃分到歸屬度最大的社團(tuán)。 步驟3中，節(jié)點(diǎn)被劃分到新的社團(tuán)之后，與其相連的節(jié)點(diǎn)的中心程度可能會(huì)發(fā)生改變，需要重新計(jì)算它們的關(guān)鍵性，即能構(gòu)成的三角形的個(gè)數(shù)；之后，對(duì)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同樣的操作；當(dāng)遍歷完所有的節(jié)點(diǎn)，一次迭代結(jié)束；經(jīng)過多次迭代，各節(jié)點(diǎn)的歸屬將不再發(fā)生變化，算法終止。
2.如權(quán)利要求1所述的基于拓?fù)涮匦缘膹?fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，所述邊連接強(qiáng)度，是用來衡量?jī)蓚€(gè)相連節(jié)點(diǎn)之間的相似度，用su來表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的邊連接強(qiáng)度，Sij等于在網(wǎng)路中包含節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j所組成的三角形的個(gè)數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于拓?fù)涮匦缘膹?fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，所述關(guān)鍵性，是衡量節(jié)點(diǎn)在其所屬社團(tuán)中的重要程度，用&來表示節(jié)點(diǎn)j在其所屬社團(tuán)中的關(guān)鍵性，Cj等于在節(jié)點(diǎn)j所屬社團(tuán)中包含節(jié)點(diǎn)j的三角形的個(gè)數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于拓?fù)涮匦缘膹?fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，所述歸屬度，是節(jié)點(diǎn)劃分的判斷標(biāo)準(zhǔn)，即節(jié)點(diǎn)與各個(gè)社團(tuán)之間的關(guān)系；歸屬度計(jì)算公式如下:
【文檔編號(hào)】G06F17/30GK103810260SQ201410037855
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】周紅芳, 段文聰, 王心怡, 何馨依, 郭杰, 張國榮 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)