复杂网络是由节点和节点之间的复杂关系构成的网络结构,是对现实世界中的各种复杂系统的抽象,社团结构是复杂网络的显著特性。社团检测算法可以揭示网络的拓扑结构,挖掘复杂网络中的潜在信息,可广泛应用于个性化推荐、公共安全、社会科学等领域,具有重要的研究意义。本文针对常见的种子扩展算法和标签传播算法中存在的问题,提出了两种改进算法。本文的主要研究内容和成果如下:(1)针对种子扩展算法种子节点挑选欠佳和社团扩展方法不当等问题,本文提出一种基于CRITIC法和节点引力的种子扩展算法(Seed Expansion Algorithm based on CRITIC and Node Gravitation,SECNG)。该算法首先使用CRITIC法对节点的介数中心性、接近中心性、度中心性客观赋权,定义了节点综合重要性(Node Comprehensive Importance,NCI),并按照该重要性指标的递减顺序来挑选种子节点。然后提出了基于节点综合重要性的节点引力和社团引力的概念,在社团扩张阶段,按照NCI的递减顺序,将未划分社团的节点扩展至对它社团引力最大的社团。最后本文提出了基于模块度增量的社团优化方法,每次迭代时将模块度增量最大的两个社团合并,进一步提升了算法的准确度。(2)针对标签传播算法的高随机性问题,本文提出了基于节点影响力和节点引力的标签传播算法(Label Propagation Algorithm based on Node Influence and Node Gravitation,LPANING)。该算法首先基于Page Rank和度中心性定义了节点影响力(Node Influence,NI)这一指标,并按照该指标的递减顺序对节点进行排序从而确定标签初始化及标签更新的顺序。然后定义了基于节点影响力的节点引力(Node Gravitation based on Node Influence,NGNI),当节点具有多个候选标签时,选择与该节点引力最大的节点的标签。最后算法根据社团相似度将小规模社团进行合并,从而提高了算法的稳定性和准确性。相关实验表明,论文提出的SECNG算法和LPANING算法在多组人工网络和真实网络上均有良好的表现。(3)论文将上述两个算法应用于某省的科技计划项目中。根据阅读行为构建融媒体内容阅读数据中的用户复杂网络,结合社团检测算法对用户进行个性化推荐,在注重用户喜好的基础上促进主流价值观的传播。
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