基于自适应时间片划分的时态网络可视化方法研究

论文摘要

现有的时态网络可视化方法大多采用等量时间片来可视化网络的演变,存在时间粒度难以确定、划分结果不能很好展示数据的真实特性、不利于时态模式的快速挖掘和发现等问题。针对以上问题,本文展开了基于自适应时间片划分的时态网络可视化方法研究,主要研究内容如下:(1)为了提高用户分析时态网络的效率,有效展示网络的结构特征和变化模式,本文根据时态网络固有的特征提出自适应时间片划分方法,该方法考虑时态网络固有的属性,在时间维度上对时态网络数据进行聚类,采用时态网络的两种表示方式(基于事件的表示方式和基于快照的表示方式)为基础构建了自适应时间片划分的基础模型,同时提出了一种改进模型用来描述事件间隔时间服从长尾分布的时态网络。同时,本文针对探索任务的不同对时间片进行了界定,提出了基于时态模式的自适应时间片划分规则和基于中心节点的自适应时间片划分规则,并提出了实现算法:快照标识算法、层次划分算法和增量划分算法。(2)为了有效展示由自适应时间片划分获取的不等量时间片,本文提出了与传统不一样的可视化框架,汲取动画和并置可视化方式的优点,让并置视图展示时态网络的不等量时间片,方便用户快速捕获时态网络的变化模式,同时结合动画或翻书的手段为用户提供更详细的时间片发展过程,为此,本文提出了基于美学标准的模拟退火布局算法和基于心智图的模拟退火布局算法。(3)对基于自适应时间片划分的时态网络可视化系统进行设计与实现。为了验证基于自适应时间片划分的时态网络可视化方法的有效性,本文分别对时间片划分和布局算法的效率和效果进行了实验验证和分析,同时对基于自适应时间片划分的时态网络可视化方法的实际应用进行了详细的实验分析。实验结果表明,自适应时间片划分方法比传统的时间片划分方法更能准确地表示网络的时态特征,基于美学标准的模拟退火布局算法和基于心智图的模拟退火布局算法在算法效率和布局质量上都达到较好的效果,且基于自适应时间片划分的时态网络可视化方法,能有效归纳并展示网络的特征,明显提高了视觉分析的效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 时态网络的时间片划分方法研究现状
•     1.2.2 时态网络的可视化技术研究现状
•   1.3 研究内容
•   1.4 论文章节安排
• 2 时态网络可视化相关理论与技术介绍
•   2.1 时态网络相关理论
•     2.1.1 时态网络的表示
•     2.1.2 时态拓扑结构
•     2.1.3 时态特征的概念
•     2.1.4 时态网络的突发性
•     2.1.5 时态相关度量
•   2.2 时态网络可视化相关技术
•     2.2.1 时间片划分的概念
•     2.2.2 时态网络布局算法
•     2.2.3 时间的编码
•   2.3 本章小结
• 3 自适应时间片划分方法
•   3.1 问题描述
•   3.2 基本框架
•   3.3 时态网络的表示
•   3.4 自适应时间片的表示模型
•     3.4.1 基础模型
•     3.4.2 改进模型
•   3.5 自适应时间片划分规则
•     3.5.1 基于时态中心节点的ATSP规则
•     3.5.2 基于时态特征的ATSP规则
•   3.6 自适应时间片划分算法
•     3.6.1 快照标识算法
•     3.6.2 基于时态特征的层次划分算法
•     3.6.3 基于中心节点的增量划分算法
•   3.7 本章小结
• 4 基于自适应时间片划分的时态网络可视化方法
•   4.1 问题描述
•   4.2 基本框架
•   4.3 时态网络的布局模型
•   4.4 基于模拟退火的布局算法
•     4.4.1 模拟退火的基本步骤
•     4.4.2 布局符合美学标准的能量函数
•     4.4.3 布局保留心智图标准的能量函数
•     4.4.4 冷却计划
•     4.4.5 算法描述
•   4.5 本章小结
• 5 原型系统开发与实验验证
•   5.1 原型系统设计
•     5.1.1 总体设计框架
•     5.1.2 系统模块设计
•   5.2 实验准备
•     5.2.1 实验平台
•     5.2.2 实验数据
•     5.2.3 评估方法
•   5.3 实验设计
•   5.4 实验结果与分析
•     5.4.1 自适应时间片划分结果分析
•     5.4.2 基于模拟退火的布局算法结果分析
•   5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 曾敏

导师: 张俊

关键词: 时态网络可视化,时间片划分,模拟退火,美学标准,心智图

来源: 大连海事大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 数学,自动化技术

单位: 大连海事大学

分类号: O157.5;TP18

DOI: 10.26989/d.cnki.gdlhu.2019.001462

总页数: 76

文件大小: 5295K

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