复杂网络的关键节点识别

论文摘要

复杂网络关键节点的识别是复杂网络理论和复杂性科学的重要组成部分。识别出复杂网络的关键节点并对其进行有针对性的保护能够提高网络的安全性。目前,复杂网络关键节点的识别方法存在识别结果不精确、运行时间过长等问题。为了设计出高效的复杂网络关键节点的识别方法,论文进行了以下的研究:（1）针对利用结构洞理论识别关键节点的方法对网络的全局拓扑结构重视不足的问题,论文提出一种基于Spark GraphX结构洞理论识别关键节点的方法（C-Burt）。首先,将具有全局特性的接近度中心性指标在Spark GraphX平台上实现,缩短接近度中心性的计算时间;其次,将接近度中心性指标和具有局部特性的邻接度指标结合,对网络约束系数公式进行改进,同时综合考虑节点的度属性和“桥接”属性对网络约束系数的影响;最后,在Spark GraphX分布式图处理平台上实现C-Burt方法,利用最大连通子图比值、子图数目、网络效率、谱距离和脆弱度指标评估了该方法识别关键节点的有效性。（2）针对利用介数指标识别关键节点时运行时间过长的问题,论文提出了一种改进的介数算法识别关键节点。对基于图回溯的介数算法（Brands）进行改进,首先,提出节点对源节点的点度中间度的计算公式;其次,通过图遍历记录节点对源节点的点度中间度计算时需要的信息,并对其进行计算;最后,在Spark GraphX分布式图处理平台上实现改进的介数算法,计算节点的介数中心性,识别网络的关键节点。通过实验验证了所提方法的有效性。（3）针对多指标识别关键节点的方法既没有考虑结构洞特征对节点重要性的影响,又没有综合考虑主客观因素对指标权重影响的问题,论文提出一种多指标识别关键节点的改进方法。首先,同时使用多种测度指标和结构洞特征衡量节点的重要性;其次,使用主观赋权法计算指标的主观权重,使用客观赋权法计算指标的客观权重;最后,将指标的主观权重和客观权重结合,得到综合权重,计算节点的重要性,识别网络的关键节点。通过实验验证了所提方法识别关键节点的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 网络关键节点识别的研究现状
•     1.2.2 结构洞理论的研究现状
•     1.2.3 介数中心性的研究现状
•   1.3 论文主要研究内容
•   1.4 论文结构安排
• 2 关键节点识别理论
•   2.1 测度指标
•     2.1.1 节点的度中心性
•     2.1.2 节点的介数中心性
•     2.1.3 节点的接近中心性
•   2.2 结构洞理论
•   2.3 Spark GraphX平台
•     2.3.1 Spark
•     2.3.2 Spark GraphX
•   2.4 Pregel API算法
•   2.5 本章小结
• 3 基于Spark GraphX结构洞理论识别关键节点
•   3.1 现有结构洞理论识别关键节点方法的分析
•   3.2 基于Spark GraphX结构洞理论识别关键节点（C-Burt）
•     3.2.1 基于Spark GraphX接近中心性的程序设计
•     3.2.2 节点权重网络的计算
•     3.2.3 节点权重网络计算的程序设计
•     3.2.4 网络约束系数的计算
•     3.2.5 网络约束系数计算的程序设计
•   3.3 节点影响力分析
•   3.4 实验结果与分析
•     3.4.1 小规模数据集实验结果分析
•     3.4.2 大规模数据集实验结果分析
•   3.5 本章小结
• 4 改进的介数算法识别关键节点
•   4.1 改进的介数算法
•     4.1.1 基于图回溯的介数算法（Brands）
•     4.1.2 改进的介数算法的描述
•   4.2 改进的介数算法的程序设计
•   4.3 实验结果与分析
•     4.3.1 小规模数据集实验结果分析
•     4.3.2 大规模数据集实验结果分析
•   4.4 本章小结
• 5 多指标识别关键节点的改进方法
•   5.1 基于层次分析法（AHP）主观权重的计算
•   5.2 基于信息熵客观权重的计算
•   5.3 节点重要性的量化
•   5.4 实验数据及结果分析
•     5.4.1 实验数据
•     5.4.2 数据预处理
•     5.4.3 实验结果与分析
•     5.4.4 算法在连锁故障中的进一步验证
•   5.5 本章小结
• 6 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李天梅

导师: 薛弘晔

关键词: 拓扑结构,结构洞,接近度中心性,介数中心性

来源: 西安科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 数学

单位: 西安科技大学

分类号: O157.5

总页数: 59

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