大规模复杂网络最短路径近似算法研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ososxx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
复杂网络任意两点之间的最短路径计算方法不仅应用于信息通信、交通运输、灾害预警等众多实际应用场景,也是复杂网络特征量计算的依据。因此最短路径问题得到了众多领域学者的关注。随着大数据时代的来临,网络规模已远超出最短路径经典算法的适用范围,近似算法成为了可行的替代解决方案。然而现有的近似算法在效率上的提升都是以牺牲大量的预处理或搜索精度为代价的,无法同时满足大规模网络最短路径计算的高准确度和低延迟的需求。因此,在保证结果高准确度的前提下设计出更高效的最短路径近似算法是当前研究的重要目标。本文针对现有近似算法的痛点进行研究和分析,提出了一种基于确定性覆盖网络的最短路径近似算法,在确定性网络的层面去突破最短路径计算的壁垒,为该方向提供了新的解决思路。本文的主要工作如下:(1)现有的近似算法依赖于高复杂度的经典算法进行高层网络节点间的精确路径搜索,从而导致预处理阶段的计算效率过低。针对该问题,本文算法基于确定性网络模型的迭代规则在非确定性实际复杂网络上抽象出具有确定性拓扑结构的覆盖网络,利用确定性网络能够从节点间确定的位置关系直接推导出最短路径解析解的优势,实现以线性时间复杂度估算复杂网络任意两点之间的最短距离,提高了预处理阶段的计算效率。(2)分层类近似算法基于高层节点对底层实际网络进行区域划分,使不同区域的节点通过高层路径进行相互访问以此提高最短路径搜索的效率。本文算法基于节点中心性指标筛选出具有较高影响力的覆盖网络标号节点集合,并根据实际网络的拓扑特性调整集合的规模,使基于标号节点划分的区域更符合现实网络的拓扑结构特征,提高算法的准确性。(3)综合使用最短路径算法加速技术对路径搜索过程进行优化,设计出基于标号节点距离的目标引导搜索方法,通过压缩搜索空间加速近似求解的过程。本文采用不同规模和类型的真实网络数据集,对所述算法进行了实验和分析,并选取具有代表性的基于区域中心点距离的最短路径近似算法CDZ和基于k-shell的最短路径近似算法KS进行对比实验。实验结果验证了本文算法在大规模复杂网络最短路径近似查找中能有效降低预处理阶段的复杂性,提高搜索效率,并保证近似结果具有较高的准确度。
其他文献
根据ACE2005评测会议的定义,事件是主体状态变化或者主体间相互作用的一种客观表现,而事件抽取是从非结构化文本获取预定义类型事件的关键技术.在这些文本中,有一部分对事件发生与否作出了主观推测,且对应事件的发生时间常在未来而非过去,对此本文以未来事件进行定义.从实际应用上看,实现未来事件抽取可为未来事件图谱构建,信息检索及知识推理等后续任务提供结构化数据,同时还可以给当下决策提供参考依据.因为是对
学位
人类的生长发育等一切性状受基因和环境共同影响,其中基因广泛参与生命过程中各项生理机能的调控,对生物性状起决定性作用。甲基化作为一种常见的基因表观遗传修饰在许多生物过程与许多重大疾病的发生发展密切相关,DNA-N6甲基腺嘌呤(6-m A)表观遗传修饰是重要的表观遗传修饰标记之一。异常的6-m A位点会影响基因表达,从而引发多种重大疾病,因此预测6-m A位点对理解治病机理和治疗疾病有重要意义。基于此
学位
视频暴力行为检测任务隶属于行为识别领域,它指的是对视频序列中存在的暴力行为进行检测,传统检测方法的效率和准确率都不高,无法满足应用需求。随着深度学习技术的快速发展,基于深度学习的检测方法与传统方法相比在准确率上有了很大的提高,因此基于深度学习的暴力行为检测方法近年来得到了一定程度上的发展。虽然基于深度学习的检测模型准确率很高,但其效率仍然较低,不能应用于实时暴力行为检测场景。基于深度学习的检测模型
学位
人脸年龄合成包括人脸的老化和逆龄化,其目标是基于输入的人脸图像对指定年龄阶段的面部形态进行预测。该技术具有重要的应用价值和广阔的发展空间,一直是计算机视觉领域的研究热点。近些年,在深度学习理论的推动下,人脸年龄合成技术取得了突破性进展。但由于人脸的老化现象较为复杂且受到多种因素影响,现有算法难以兼顾人脸图像的面部轮廓和纹理变化,且无法细粒度建模人脸的连续老化现象。此外,随着人脸年龄合成要求的不断提
学位
随着大数据时代变革的逐步推进,也因为在需要对对象进行多种不同视角特征的描述上更具有优越性,多视角聚类分析法获得了更多的研究重视。相比于简单连接所有视角特征的单视角聚类,能够分别处理每个视角特征的多视角聚类可以联合优化每个视角,从而能尽可能地利用每个视角特征提高最终的聚类效能。多个视角的数据特征内包含着丰富且互补的信息,联合优化多个视角的数据特征能够更好地去探究数据的内在结构关系。如何能够更好地结合
学位
人脸年龄评估是预测图像中人脸的年龄信息,是一种极具发展潜力的生物特征识别技术,对建设智慧与安全城市具有重大的意义,在人机交互、视频监控和市场分析等领域都得到了广泛的应用。随着深度学习技术的发展,越来越多的研究人员将深度学习技术应用于人脸年龄评估。然而,多数基于深度学习的模型直接从人脸样本中学习单一的年龄特征用于年龄评估,导致学习到的年龄特征鲁棒性不强、易受性别、种族、环境、光照和姿势变化影响。此外
学位
随着工业4.0标准的推进和深度学习、大数据等技术的发展,机器人正逐步走向智能化。机器人在现实生活中的应用十分广泛,除了在工业应用中帮助人类更高效地完成工作以外,还可以在日常生活中代替人类完成各种工作任务。而机器人能像人一样完成各种复杂的工作,依靠的不仅仅是外部的硬件设备,更重要的是机器人的决策系统,机器人的自主决策能力和策略迭代优化是实现智能机器人决策系统的关键。目前智能机器人的应用领域涉及军事、
学位
在人类社会的发展过程中,距离测量一直都有着极其重要的作用,其测量的精度也成为当今航空航天技术、装备加工制造、精密测量等领域的重要指标。随着科学技术的发展以及科学研究的不断深入,人们也一直在追求更高的绝对测距精度。传统的激光测距已经难以满足当前工业场景中的大尺寸、高精度、实时性测量要求,飞秒激光频率梳的出现,为解决这一问题提供了技术方法。飞秒锁模激光器发射出超短脉冲信号的脉冲宽度在飞秒量级,具有较高
学位
推荐系统是用来解决信息过载的一项重要技术,然而,传统的推荐模型中存在数据稀疏性和冷启动的问题,从而导致推荐精度不高。研究表明,一般的解决方案是通过添加一些额外的语义信息来提高推荐的准确性。而知识图谱包含了大量的语义内容,可以作为推荐系统的辅助信息。图卷积神经网络可以很好的处理非欧几里得结构,即图结构数据。将知识图谱和图卷积神经网络结合,利用图卷积神经网络来挖掘出知识图谱中节点之间的特征。另外,用户
学位
借助热红外线对微弱热源的观测能力,开展大范围非接触式异常热源观测技术的研究对公共安全领域具有重要的意义。在热源观测领域中热红外图像是微弱异常热源的重要信息载体。受限于器件性能与复杂环境干扰,热红外图像存在分辨率低、对比度差、噪声干扰与纹理模糊等问题。相应的,热红外图像承载的微弱异常热源存在像素信息少、易被噪声干扰与纹理细节不足的问题。图像超分辨率算法通过构建低分辨率图像与高分辨率图像之间的空间映射
学位