一種基于隸屬度傳播的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模糊社團(tuán)挖掘方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、社團(tuán)檢測和模糊聚類，特別是涉及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的模糊社團(tuán) 挖掘，具體地說是一種基于隸屬度傳播的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模糊社團(tuán)挖掘方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 節(jié)點(diǎn)的聚集現(xiàn)象是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重要特性，近十年以來，網(wǎng)絡(luò)中的社團(tuán)結(jié) 構(gòu)分析成為了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)科學(xué)領(lǐng)域的前沿研宄熱點(diǎn)之一。人們發(fā)現(xiàn)，真實(shí)世界中的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 常常可以被劃分為若干個(gè)社團(tuán)。在同一社團(tuán)內(nèi)部，節(jié)點(diǎn)之間連接緊密，而屬于不同社團(tuán)的節(jié) 點(diǎn)之間則連接稀疏。發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的社團(tuán)，可以揭示網(wǎng)絡(luò)的宏觀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而能夠?qū)Σ煌?領(lǐng)域的各種應(yīng)用起到重要的支撐作用。當(dāng)前對于網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)挖掘算法的研宄，主要發(fā)源于美 國密歇根大學(xué)的Girvan與Newman，他們提出了一個(gè)廣泛應(yīng)用的社團(tuán)劃分質(zhì)量模塊度函數(shù) (modularity)。模塊度含義下的社團(tuán)是一個(gè)子圖，且該子圖中的內(nèi)部邊的數(shù)量，應(yīng)該大于該 子圖的隨機(jī)模型所產(chǎn)生的邊的數(shù)量。模塊度通常表示為Q，其定義如下：
[0003]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于隸屬度傳播的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模糊社團(tuán)挖掘方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下： 步驟（1)、建立社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)的選取框架，以社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)的基本特征為依據(jù)，確定種 子節(jié)點(diǎn)選取的測試順序； 步驟（2)、根據(jù)真實(shí)世界中各種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的客觀規(guī)律，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的隸屬度傳播 模型，在傳播過程中，社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)的隸屬度向量保持不變，而非種子節(jié)點(diǎn)的隸屬度向量則 進(jìn)行迭代更新，通過這種方式，將種子節(jié)點(diǎn)的社團(tuán)隸屬度傳播至非種子節(jié)點(diǎn)； 步驟（3)、在此基礎(chǔ)上，以優(yōu)化社團(tuán)劃分結(jié)果的模塊度為目標(biāo)，確定社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)的選 取準(zhǔn)則，即：若某節(jié)點(diǎn)被標(biāo)記為種子節(jié)點(diǎn)后，社團(tuán)劃分結(jié)果的模塊度沒有減小，則將該節(jié)點(diǎn) 接受為新的種子節(jié)點(diǎn)； 步驟（4)、當(dāng)社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)選取完畢后，通過調(diào)整節(jié)點(diǎn)社團(tuán)屬性以及合并社團(tuán)的方式， 對模塊度進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，并修正各節(jié)點(diǎn)的社團(tuán)隸屬度，得到最終的模糊社團(tuán)挖掘結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隸屬度傳播的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模糊社團(tuán)挖掘方法，其特征在 于：所述步驟（1)中確定社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)選取的測試順序的過程為：社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)的度通常 較大，并且往往大于其鄰居節(jié)點(diǎn)的度，根據(jù)這一基本特征，在社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)的選取過程中， 按照度從大到小的順序測試節(jié)點(diǎn)是否為種子節(jié)點(diǎn)，對于同度節(jié)點(diǎn)，則考慮其鄰居節(jié)點(diǎn)度之 和，即按照鄰居節(jié)點(diǎn)度之和從小到大的順序進(jìn)行測試。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隸屬度傳播的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模糊社團(tuán)挖掘方法，其特征在 于：所述步驟（2)中隸屬度傳播的過程為：社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)的隸屬度向量保持不變，而非種子 節(jié)點(diǎn)的隸屬度向量則進(jìn)行迭代更新，當(dāng)所有非種子節(jié)點(diǎn)的隸屬度向量收斂至穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)， 傳播過程結(jié)束。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于隸屬度傳播的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模糊社團(tuán)挖掘方法，其特征在 于：所述步驟（2)中非種子節(jié)點(diǎn)隸屬度向量迭代更新的實(shí)現(xiàn)為：在每次更新計(jì)算中，根據(jù)邊 的權(quán)重，將非種子節(jié)點(diǎn)的隸屬度向量取為其鄰居節(jié)點(diǎn)的隸屬度向量的加權(quán)平均。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隸屬度傳播的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模糊社團(tuán)挖掘方法，其特征在 于：所述步驟（3)中社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)的選取準(zhǔn)則為：將某節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為種子節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行隸屬度 傳播，然后將傳播結(jié)果轉(zhuǎn)化為非重疊社團(tuán)劃分結(jié)果；利用模塊度對該劃分結(jié)果進(jìn)行評價(jià)，若 模塊度減小，則將該節(jié)點(diǎn)重新標(biāo)記為非種子節(jié)點(diǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隸屬度傳播的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模糊社團(tuán)挖掘方法，其特征在 于：所述步驟（3)中社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)的選取準(zhǔn)則還包括：每當(dāng)接受一個(gè)新的種子節(jié)點(diǎn)后，需對 已有種子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行篩選。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隸屬度傳播的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模糊社團(tuán)挖掘方法，其特征在 于：所述步驟（4)中對模塊度進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化的過程分為兩個(gè)階段：第一階段，通過調(diào)整節(jié) 點(diǎn)的社團(tuán)屬性對模塊度進(jìn)行優(yōu)化，在該階段，若某社團(tuán)最終消失，則將各節(jié)點(diǎn)隸屬度向量的 對應(yīng)分量刪除，并將該社團(tuán)的種子節(jié)點(diǎn)的隸屬度向量取為其鄰居節(jié)點(diǎn)的隸屬度向量的加權(quán) 平均；第二階段，通過合并兩個(gè)社團(tuán)對模塊度進(jìn)行優(yōu)化，在該階段，若兩個(gè)社團(tuán)合并，則將各 節(jié)點(diǎn)隸屬度向量的這兩個(gè)對應(yīng)分量相加合并。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于隸屬度傳播的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模糊社團(tuán)挖掘方法，首先，建立社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)的選取框架，以社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)的基本特征為依據(jù)，確定種子節(jié)點(diǎn)選取的測試順序；然后，根據(jù)真實(shí)世界中各種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的客觀規(guī)律，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的隸屬度傳播模型，該模型將種子節(jié)點(diǎn)的社團(tuán)隸屬度傳播至非種子節(jié)點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上，以優(yōu)化社團(tuán)劃分結(jié)果的模塊度為目標(biāo)，確定社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)的選取準(zhǔn)則；最后，當(dāng)社團(tuán)種子節(jié)點(diǎn)選取完畢后，通過調(diào)整節(jié)點(diǎn)社團(tuán)屬性以及合并社團(tuán)的方式，對模塊度進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，并修正各節(jié)點(diǎn)的社團(tuán)隸屬度，得到最終的模糊社團(tuán)挖掘結(jié)果。本發(fā)明在穩(wěn)定性、魯棒性、有效性方面具有一定優(yōu)勢；該方法具備在計(jì)算開銷與整體性能之間進(jìn)行折衷的靈活性。
【IPC分類】G06F17-30
【公開號】CN104657418
【申請?zhí)枴緾N201410801991
【發(fā)明人】陳小武, 張恒源, 趙沁平, 李甲, 周彬
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月18日