基于节点度关系的网络结构熵及应用研究

来源 :湖北民族大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:q412202242
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
自熵的理论引入到复杂网络以来,用复杂网络结构熵对网络的复杂性进行度量从而进行网络的区分,已经是目前复杂网络研究领域的一个热点。现有文献对度结构熵、介数结构熵已有较丰富的研究成果,但它们都是基于节点孤立的某种特性进行复杂性度量。本文则将重点从节点度相互关系的角度对结构熵进行定义,并基于新定义的结构熵探讨了其在节点重要性识别上的应用。主要工作如下:一、从节点度之间的“排斥”关系定义复杂网络的结构熵。具体讲是基于库仑定律构建一种复杂网络结构熵。将复杂网络节点看作电荷,每个节点的度类比为电荷量,借鉴库仑定理,考虑节点之间的相互“排斥力”,这种“排斥力”作为节点的强度,于是得到网络中每个节点的加权强度。最后考虑节点加权强度的不一致性,定义复杂网络结构熵。将新的结构熵首先应用于全局耦合网络、最近邻网络、对称网络和纺锤形网络几种特殊网络,发现基于排斥关系定义的结构熵不仅能一样的反映出度结构熵、介数结构熵、Tsallis结构熵所展示的网络特点,而且在区分度上效果更好。然后对随机生成不同节点数目的小世界网络以及真实网络:Graph and digraph glossary network网络、Central literature network网络、US aire lines网络和Yeast网络进行度量研究,结果表明:对于同一网络,熵值的大小排序均为度结构熵、介数结构熵、Tsallis结构熵和本文定义的结构熵。这反映出当考虑节点度因素越多,体现出的不一致性越多,熵值就越小。二、从节点度“相似性”关系定义复杂网络的结构熵。具体讲是基于度度距离理论构建一种复杂网络结构熵。将节点度类比为衡量节点“能力大小”的属性值,两节点“能力大小”越接近,其“相似性”越大。借鉴度度距离理论,考虑节点之间的“相似性”,这种“相似性”作为节点的强度,于是得到网络中每个节点的加权强度。最后考虑节点加权强度的不一致性,定义复杂网络结构熵。将新的结构熵首先应用于构造的几个无标度网络,发现基于节点度相似性关系定义的结构熵不仅能一样的反映出度结构熵、介数结构熵、Tsallis结构熵所展示的网络特点,而且在区分度上效果更好。然后对真实网络:Zachary karate club网络、Graph and digraph glossary network网络、Central literature network网络以及US aire lines network网络进行度量研究,结果表明:对于同一种结构熵,按照网络规模从小到大的顺序,熵值也由小到大变化。这反映出网络的规模越大,结构的异质性越强,熵值就越大。三、基于本文给出的结构熵,利用熵权法探讨了节点重要性识别问题。本文构建的结构熵就是基于节点度之间的相互关系,对节点的重要性具有区分的作用。在熵权法中将基于库仑定律的加权度和Kshell结合起来,综合考虑节点的局部性和全局性,不仅消除了Kshell方法的简并性,而且避免了加权度的局限性。将本文构建的结构熵应用于具有16个节点的例证网络进行实验,发现该方法能够很好的识别网络中的重要节点。然后利用真实网络:Zachary karate club网络,Dolphins网络,Iceland网络,Similarities网络,Yeast网络和BA网络作为实验数据,并通过“抗毁性”进行节点重要性验证,实验结果表明:在所有的网络中,基于熵权法进行节点重要性排序的网络,其极大连通系数下降的趋势最为明显,而且大部分网络在节点攻击的初始阶段就表现出相比其他指标更好的攻击效果。此外运用相同的方法进行实验,观察网络效率的变化情况,发现采用提出方法删除排序靠前的节点导致网络效率下降的幅度最大,实验结论均表明基于本文构建的结构熵应用于重要节点排序表现出较好的效果。
其他文献
传染病历来就是危害人类健康的公敌,每次暴发都给人类带来了深重的灾难.利用数学手段和方法建立相应的传染病数学模型已经成为了解疾病传播规律的一种重要而有力的工具.由于我们所处的现实世界中环境噪声的干扰不可避免地会对传染病的传播造成一定的影响,因此利用随机微分方程来研究传染病动力学行为是很有现实意义的.本文将分别考虑白色噪声、彩色噪声和Lévy噪声三种不同环境噪声的影响,研究几类对应的随机传染病模型的动
学位
亲水性高分子聚合物抗静电助剂是富含亲水基团的有机聚合物,对高分子材料表面及其内部的静电荷具有抑制或消散作用。基于亲水性高分子聚合物抗静电助剂的结构及抗静电特点,介绍了非离子型、阳离子型、阴离子型以及复合改性型亲水性高分子聚合物抗静电助剂的开发进展及其在国内市场的商业化生产应用情况,指出复合改性是亲水性高分子聚合物抗静电助剂的发展趋势,建立其结构与应用性能间的构效关系是改善抗静电助剂应用效果和提高产
期刊
在现实决策环境和实践中,个体的心理行为会对决策过程产生一定影响,传统的基于效用理论的多属性决策方法与实际生活中的决策存在一定的偏差.行为决策理论对传统决策理论进行了改进,具有广泛的适用性.遗憾理论作为行为决策理论的重要组成部分,在理论和应用上得到了广泛的关注.此外,传统多属性决策方法要求决策者将决策对象判别为接受或拒绝两种类别,从实用的角度来看,这过于严格,从而难以反映决策者的风险态度和心理行为.
学位
随着对复杂网络理论及其应用研究的深入,人们发现复杂网络是描述自然科学、社会科学、管理科学和工程技术等领域之间关联关系的一种良好工具。自相似特性作为网络的基本拓扑特性之一,自2005年被Song等通过重整化理论揭示后就引起了广大学者的关注。本文主要关注单层网络及多层网络的自相似性度量方法,主要工作如下:1.单层网络的自相似性研究。分形维数计算方法是当前计算复杂网络自相似性的主要方法,在现有的分形维数
学位
教育体制改革的深化和教育培训需求的激增,使得教育培训组织大量涌现。现阶段,国内外教育培训机构如雨后春笋般涌现,教育培训行业的竞争呈现加剧的趋势。截至2020年末,全国民办培训机构不论是规模还是增长情况,都呈现出快速发展的趋势。教育行业的内涵也进行了重新的定义,以教育培训行业为例,由于新冠疫情的影响,使得行业机构和产品结构面临重新洗牌,线上教育的快速扩张暴露了行业的显著问题和不足,成人职业教育和学历
学位
丙型肝炎病毒作为近几十年来最严重的传染性病毒之一,是导致患者肝纤维化和肝癌的罪魁祸首,对我国人民的幸福生活和社会和谐发展带来巨大威胁.本文根据丙肝的发病机制和传播规律,借助传染病动力学、常微分方程、随机微分方程、反应扩散方程等相关理论知识,建立了三类具有非线性发生率的SEICR丙肝模型(常微模型、随机模型、反应扩散模型),研究了对应模型的动力学行为,重点关注了疾病流行或消除的阈值条件、平衡态稳定性
学位
在经济高速发展的背景下企业间的竞争也更加的激烈,企业竞争力以及发展趋势如何,很大程度上取决于产品的质量。山东泰开高压开关有限公司是一家大中型的专业硏发和生产1100k V及以下户外SF6断路器、预装式变电站、(GIS)全封闭组合电器等产品的专业化企业。虽然在整体质量控制和质量管理方面有一定的经验,但质量管理工作仍未能脱离传统的方法理念和工具,阻碍了企业质量控制与质量管理的发展速度。本文首先对国内外
学位
近年来由于国内外环境的不断复杂变化及能源供应带来的成本问题的挑战越来越深入,国内的一些黄金矿山企业成本管理思想开始由传统粗放管理模式向精细化管理模式转变来应对企业发展的要求,其中主要原因是地质因素,矿石产出不足导致黄金产量下降,而另一方面是随着黄金矿石的采掘和冶炼造成的污染加剧,国家已经对该项行业实行愈加严格的环保监管和整顿。企业对环境保护投入了巨大的资金使得成本上升而利润空间不断降低,大大影响到
学位
安阳钢铁集团有限责任公司(简称安钢集团)始建于1958年,经过60多年的发展,从一个原设计能力仅为10万吨的小钢厂,发展成为1000万吨级规模进入世界百强钢铁企业的地方特大型钢铁联合企业。现已成为集采矿、炼焦、烧结、炼铁、铸管、炼钢、轧材及机械加工、冶金建筑、科研开发、运输商贸于一体的现代化特大型钢铁联合企业,河南省最大的钢铁生产基地。2017年12月29日河南省工信厅公告批准,安钢集团本部钢17
学位
科技研发型人才对于科技企业的发展具有决定性作用,科技企业对科技研发型人才的激励意义重大。论文以威海创新园海洋智能装备研究中心为对象,研究了该企业的科技研发型人才激励。研究表明,威海创新园海洋智能装备研究中心较为重视对人才的激励,目前已经有了初步的人才激励体系,但目前中心在人才激励上仍存在着一些问题,如激励文化不到位、基本薪酬不足、股权激励范围狭窄、工作授权不足、晋升空间狭窄、人际关系不和谐。针对这
学位