本發(fā)明涉及一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的微信網(wǎng)絡(luò)演化模型構(gòu)造方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著社交媒體的迅速發(fā)展，各種社交網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)演化成為了典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。所謂復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，首先在于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較巨大，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，其次還在于網(wǎng)絡(luò)在時間及空間上都具有動態(tài)復(fù)雜性，此外，網(wǎng)絡(luò)的各種行為也具有復(fù)雜性。微信網(wǎng)絡(luò)作為一種典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，則是社會網(wǎng)絡(luò)中人們現(xiàn)在最為熟知且使用較多的一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。因此，微信網(wǎng)絡(luò)在人們之間的信息傳輸中占有重要地位。
根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計,我國微信用戶的數(shù)量已超過6億，并且還在不斷增加。微信給人們的日常生活帶來了諸多便利，可以說在即時通信的軟件當(dāng)中更是獨(dú)占鰲頭，其主要優(yōu)勢在于微信即時通信擁有的快捷性、方便性。但是從另一角度看，信息借助于微信的快速傳播也給社會帶來了很多的負(fù)面影響。比如，謠言就能夠輕易借助于微信迅速傳播，由于傳播速度快并且用戶基數(shù)又大，所以微信謠言傳播的影響范圍之廣將是前所未有的。微信謠言的傳播極大影響了我國互聯(lián)網(wǎng)的健康發(fā)展，甚至還給國家正常的社會秩序帶來現(xiàn)實(shí)或潛在的威脅。為了有效防控微信謠言的傳播，就需要獲取其內(nèi)在的傳播機(jī)理，而傳播機(jī)理研究又需要借助于微信網(wǎng)絡(luò)。微信網(wǎng)絡(luò)可由實(shí)證數(shù)據(jù)來構(gòu)造，但是實(shí)證數(shù)據(jù)的量會受到一定限制，進(jìn)而會制約網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，并且不便于移植到其它的研究環(huán)境中。因此，為了更加客觀、準(zhǔn)確地探討微信謠言內(nèi)在的傳播機(jī)理，需要構(gòu)造出相應(yīng)的微信網(wǎng)絡(luò)演化模型，并采用理論分析、數(shù)值仿真等方法全面分析該演化模型的拓?fù)涮卣鳌?/p>
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對由實(shí)證數(shù)據(jù)所構(gòu)造演化模型存在的問題，提供一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的微信網(wǎng)絡(luò)演化模型構(gòu)造方法，該方法充分融合了真實(shí)微信網(wǎng)絡(luò)演化形成過程中的核心演化機(jī)制，算法本身不僅簡單、高效，而且其擴(kuò)展性也比較好，稍作修改即可用于刻畫其他類型的社交網(wǎng)絡(luò)。
為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的微信網(wǎng)絡(luò)演化模型構(gòu)造方法，包括以下步驟：
1)根據(jù)需要設(shè)定網(wǎng)絡(luò)初始節(jié)點(diǎn)數(shù)為n0，并且給每個節(jié)點(diǎn)都賦予一個活躍度αi；初始網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為能夠保證這n0個節(jié)點(diǎn)相互連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
2)對于初始化后形成的網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模會隨著時間不斷增大，當(dāng)新的節(jié)點(diǎn)想要加入到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中時，借由隨機(jī)增長和優(yōu)先連接兩種機(jī)制對新節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連邊的添加，進(jìn)而生成所需要的微信網(wǎng)絡(luò)演化模型。
本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：
所述步驟2)的具體方法如下：
2-1)隨機(jī)連接機(jī)制：
在每一個時間步內(nèi)都加入一個新節(jié)點(diǎn)，并都賦予一個活躍度αi，該節(jié)點(diǎn)自身具有n1+n2條連邊，而n1個目的節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選取，其中n1≤n0，n2≤n0；
2-2)優(yōu)先連接機(jī)制：
根據(jù)節(jié)點(diǎn)度及其活躍度，計算出初始化網(wǎng)絡(luò)中每一個節(jié)點(diǎn)的概率Πi，Πi的表達(dá)式為其中的β為平衡參數(shù)，其目的是調(diào)節(jié)參數(shù)αi在概率Πi中的作用；步驟2-1)中新添加的節(jié)點(diǎn)還會以概率Πi關(guān)注網(wǎng)絡(luò)中其它n2個節(jié)點(diǎn)，即與這n2條邊相連的目的節(jié)點(diǎn)則以Πi進(jìn)行選擇。
所述節(jié)點(diǎn)活躍度滿足的分布能夠根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來設(shè)置。
所述初始網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、隨機(jī)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及全連通拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有以下有益效果：
本發(fā)明公開了一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的微信網(wǎng)絡(luò)演化模型構(gòu)造方法，首先對網(wǎng)絡(luò)完成初始化，其次同時采用隨機(jī)連接及優(yōu)先連接兩種機(jī)制實(shí)現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的演化過程，目的就是確保本發(fā)明能夠準(zhǔn)確刻畫真實(shí)微信網(wǎng)絡(luò)的生成過程，從而最大程度地展現(xiàn)真實(shí)微信網(wǎng)絡(luò)所具有的各種統(tǒng)計特征。
進(jìn)一步的，本發(fā)明在微信網(wǎng)絡(luò)的演化生成階段，任意一個時間步內(nèi)都會有一個節(jié)點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò)中，這表明了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模能夠隨時間不斷的增長；在給新加入網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)添加關(guān)注的過程中，考慮了隨機(jī)關(guān)注和優(yōu)先關(guān)注兩種不同情況。本發(fā)明通過采用簡單的演化規(guī)則，構(gòu)造出了具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)及統(tǒng)計特性的微信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)造算法非常便于軟件實(shí)現(xiàn)，能夠適用于社交網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治觥⒕W(wǎng)絡(luò)輿情傳播防控以及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議效率等方面的研究。
進(jìn)一步的，本發(fā)明在提高算法可靠性的同時兼顧了算法效率的優(yōu)化，在網(wǎng)絡(luò)演化過程中不會出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間重復(fù)連接的情況，并且也不會出現(xiàn)孤立的節(jié)點(diǎn)。生成的演化網(wǎng)絡(luò)不受規(guī)模大小的限制，特別適合于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究之中。
【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
本發(fā)明一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的微信網(wǎng)絡(luò)演化模型構(gòu)造方法，包括以下步驟：
1)根據(jù)需要設(shè)定網(wǎng)絡(luò)初始節(jié)點(diǎn)數(shù)為n0，并且給每個節(jié)點(diǎn)都賦予一個活躍度αi。初始網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以存在多種方式，只要保證這n0個節(jié)點(diǎn)相互連接即可，比如，隨機(jī)選擇一個節(jié)點(diǎn)，使得該節(jié)點(diǎn)與其余的n0-1個節(jié)點(diǎn)都相互連接，這種方式形成的初始網(wǎng)絡(luò)具有星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
2)對于初始化后形成的網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模會隨著時間不斷增大，當(dāng)新的節(jié)點(diǎn)想要加入到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中時，借由隨機(jī)增長和優(yōu)先連接兩種機(jī)制對新節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連邊的添加，進(jìn)而生成所需要的微信網(wǎng)絡(luò)演化模型。
該步驟具體包括：
2.1)隨機(jī)連接機(jī)制：
在每一個時間步內(nèi)都加入一個新節(jié)點(diǎn)，并都賦予一個活躍度αi，該節(jié)點(diǎn)自身具有n1+n2條連邊，而n1個目的節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選取，其中n1≤n0，n2≤n0；
2.2)優(yōu)先連接機(jī)制：
根據(jù)節(jié)點(diǎn)度及其活躍度，計算出初始化網(wǎng)絡(luò)中每一個節(jié)點(diǎn)的概率Πi，Πi的表達(dá)式為其中的β為平衡參數(shù)，其目的是調(diào)節(jié)參數(shù)αi在概率Πi中的作用。2.1)中新添加的節(jié)點(diǎn)還會以概率Πi關(guān)注網(wǎng)絡(luò)中其它n2個節(jié)點(diǎn)，即與這n2條邊相連的目的節(jié)點(diǎn)則以Πi進(jìn)行選擇。
在演化網(wǎng)絡(luò)生成過程中，分別采用了隨機(jī)連接機(jī)制和有線連接機(jī)制，其中的隨機(jī)連接機(jī)制用于描述微信用戶之間存在隨機(jī)添加關(guān)注對象的情況；優(yōu)先連接機(jī)制則用于刻畫微信用戶越活躍越有可能被選擇別添加關(guān)注的事實(shí)；具體包括以下步驟：
A、在本發(fā)明提出的微信網(wǎng)絡(luò)演化模型中，如果A用戶添加了B用戶，表明兩個用戶之間可以直接相互傳遞信息，即為在兩個用戶之間將建立一條無向邊；
B、初始網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造：首先，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定初始網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，同時給每一個節(jié)點(diǎn)都賦予相應(yīng)的活躍度，這里的活躍度能夠滿足不同的分布，比如均勻分布、指數(shù)分布、正態(tài)分布及冪律分布等；其次，初始網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可為比如星型、環(huán)形以及全連通等，基于此構(gòu)造微信演化網(wǎng)絡(luò)模型；
C、新節(jié)點(diǎn)和已有節(jié)點(diǎn)間建立隨機(jī)連接：新加入到網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)為新建連接的一個端點(diǎn)，隨機(jī)選取網(wǎng)絡(luò)中已有節(jié)點(diǎn)為新建連接的另一個端點(diǎn)，連接這兩個端點(diǎn)就新建立了一條無向連邊；
D、新節(jié)點(diǎn)和已有節(jié)點(diǎn)間建立優(yōu)先連接：新加入到網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)為新建優(yōu)先連接的一個端點(diǎn)，以概率Πi選取網(wǎng)絡(luò)中已有節(jié)點(diǎn)為新建優(yōu)先連接的另一個端點(diǎn)，兩個端點(diǎn)相互連接就新建立了一條優(yōu)先無向連邊；
E、網(wǎng)絡(luò)在已有節(jié)點(diǎn)的選取：當(dāng)一個新節(jié)點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò)中時，若是建立優(yōu)先連接，需要從網(wǎng)絡(luò)中依據(jù)節(jié)點(diǎn)的活躍度與節(jié)點(diǎn)度的乘積來進(jìn)行選?。?/p>
F、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大：在網(wǎng)絡(luò)的整個演化過程中，每一個時間步都會增加一個新節(jié)點(diǎn)，致使網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模由小到大不斷增長，同時給每一個新加入的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都指定一個活躍度。
在微信網(wǎng)絡(luò)形成的過程在中，節(jié)點(diǎn)度以及節(jié)點(diǎn)的活躍度對網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有重要影響。因此，本發(fā)明就以節(jié)點(diǎn)度和節(jié)點(diǎn)活躍度的乘積作為新建優(yōu)先連接的判斷依據(jù)。這是因?yàn)楣?jié)點(diǎn)度越大或節(jié)點(diǎn)越活躍，該節(jié)點(diǎn)被選擇建立新連接的可能性越大。盡管有些新加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的度較小，但是如果它們比較活躍，這些節(jié)點(diǎn)同樣會受到其它新加入節(jié)點(diǎn)的關(guān)注，這也是微信網(wǎng)絡(luò)演化過程中的一個實(shí)際情況。
本發(fā)明中當(dāng)一個新節(jié)點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò)中時，網(wǎng)絡(luò)中將會添加一條新的連邊。新加入節(jié)點(diǎn)既會隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)相連，又會選擇那些節(jié)點(diǎn)度或活躍度較大的節(jié)點(diǎn)相連。針對這一實(shí)際情況，新建連邊包括隨機(jī)建立及優(yōu)先建立兩個過程。對于隨機(jī)連接的建立過程，新連邊的另一個端點(diǎn)隨機(jī)選??；對于優(yōu)先連接建立的過程，新連邊的另一個端點(diǎn)以概率進(jìn)行選取。
本發(fā)明首先根據(jù)實(shí)際需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化，隨后采用隨機(jī)連接、優(yōu)先連接機(jī)制完成整個微信網(wǎng)絡(luò)的演化過程，目的是使本發(fā)明能夠最大限度地反映真實(shí)微信網(wǎng)絡(luò)的演化過程，盡可能地使生成的演化網(wǎng)絡(luò)模型具有真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的各種主要統(tǒng)計特征。
在微信網(wǎng)絡(luò)演化生成階段，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模隨著時間不斷增長，這體現(xiàn)在每一個時間步都會有一個節(jié)點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò)之中。新建連接建立的過程中，考慮了隨機(jī)連接和優(yōu)先連接兩種機(jī)制，符合實(shí)際微信網(wǎng)絡(luò)形成過程所具有的演化特性。本發(fā)明通過采用簡單、合理有效的演化規(guī)則，構(gòu)造出了能夠反映真實(shí)微信網(wǎng)絡(luò)特性的演化網(wǎng)絡(luò)模型。該模型易于軟件實(shí)現(xiàn)，在社交網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計特征分析、網(wǎng)絡(luò)輿情傳播、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議效率等方面的研究能夠得到廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明不僅注重算法的實(shí)用性，而且還注重效率的優(yōu)化設(shè)計。網(wǎng)絡(luò)中的孤立節(jié)點(diǎn)以及重復(fù)連接的節(jié)點(diǎn)也能夠得到有效避免。算法生成的演化網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不會受到任何限制，特別適用于對網(wǎng)絡(luò)規(guī)模有著較高要求的研究之中。
本發(fā)明充分吸收了WS小世界網(wǎng)絡(luò)、BA無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)、多局域世界網(wǎng)絡(luò)等多種演化網(wǎng)絡(luò)算法的優(yōu)點(diǎn)，融入了真實(shí)微信網(wǎng)絡(luò)形成過程中具有的特點(diǎn)，能夠如實(shí)展現(xiàn)出真實(shí)微信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮卣?。另外，本發(fā)明還具有簡單的結(jié)構(gòu)，較快的演化速度，較低的復(fù)雜度以及較好的可移植性等特點(diǎn)，完全可用于描述現(xiàn)實(shí)生活中的各類微信網(wǎng)絡(luò)的形成過程及統(tǒng)計特征。
以上內(nèi)容僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。