一种基于隶属度传播的复杂网络模糊社团挖掘方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复杂网络、社团检测和模糊聚类，特别是涉及复杂网络中的模糊社团 挖掘，具体地说是一种基于隶属度传播的复杂网络模糊社团挖掘方法。
【背景技术】
[0002] 节点的聚集现象是复杂网络拓扑结构的重要特性，近十年以来，网络中的社团结 构分析成为了复杂网络科学领域的前沿研宄热点之一。人们发现，真实世界中的复杂网络 常常可以被划分为若干个社团。在同一社团内部，节点之间连接紧密，而属于不同社团的节 点之间则连接稀疏。发现网络中的社团，可以揭示网络的宏观拓扑结构，从而能够对不同 领域的各种应用起到重要的支撑作用。当前对于网络社团挖掘算法的研宄，主要发源于美 国密歇根大学的Girvan与Newman，他们提出了一个广泛应用的社团划分质量模块度函数 (modularity)。模块度含义下的社团是一个子图，且该子图中的内部边的数量，应该大于该 子图的随机模型所产生的边的数量。模块度通常表示为Q，其定义如下：
[0003]
【主权项】
1. 一种基于隶属度传播的复杂网络模糊社团挖掘方法，其特征在于实现步骤如下： 步骤（1)、建立社团种子节点的选取框架，以社团种子节点的基本特征为依据，确定种 子节点选取的测试顺序； 步骤（2)、根据真实世界中各种复杂网络的客观规律，构建网络节点之间的隶属度传播 模型，在传播过程中，社团种子节点的隶属度向量保持不变，而非种子节点的隶属度向量则 进行迭代更新，通过这种方式，将种子节点的社团隶属度传播至非种子节点； 步骤（3)、在此基础上，以优化社团划分结果的模块度为目标，确定社团种子节点的选 取准则，即：若某节点被标记为种子节点后，社团划分结果的模块度没有减小，则将该节点 接受为新的种子节点； 步骤（4)、当社团种子节点选取完毕后，通过调整节点社团属性以及合并社团的方式， 对模块度进行进一步优化，并修正各节点的社团隶属度，得到最终的模糊社团挖掘结果。
2. 根据权利要求1所述的基于隶属度传播的复杂网络模糊社团挖掘方法，其特征在 于：所述步骤（1)中确定社团种子节点选取的测试顺序的过程为：社团种子节点的度通常 较大，并且往往大于其邻居节点的度，根据这一基本特征，在社团种子节点的选取过程中， 按照度从大到小的顺序测试节点是否为种子节点，对于同度节点，则考虑其邻居节点度之 和，即按照邻居节点度之和从小到大的顺序进行测试。
3. 根据权利要求1所述的基于隶属度传播的复杂网络模糊社团挖掘方法，其特征在 于：所述步骤（2)中隶属度传播的过程为：社团种子节点的隶属度向量保持不变，而非种子 节点的隶属度向量则进行迭代更新，当所有非种子节点的隶属度向量收敛至稳定状态时， 传播过程结束。
4. 根据权利要求3所述的基于隶属度传播的复杂网络模糊社团挖掘方法，其特征在 于：所述步骤（2)中非种子节点隶属度向量迭代更新的实现为：在每次更新计算中，根据边 的权重，将非种子节点的隶属度向量取为其邻居节点的隶属度向量的加权平均。
5. 根据权利要求1所述的基于隶属度传播的复杂网络模糊社团挖掘方法，其特征在 于：所述步骤（3)中社团种子节点的选取准则为：将某节点标记为种子节点，并进行隶属度 传播，然后将传播结果转化为非重叠社团划分结果；利用模块度对该划分结果进行评价，若 模块度减小，则将该节点重新标记为非种子节点。
6. 根据权利要求1所述的基于隶属度传播的复杂网络模糊社团挖掘方法，其特征在 于：所述步骤（3)中社团种子节点的选取准则还包括：每当接受一个新的种子节点后，需对 已有种子节点进行筛选。
7. 根据权利要求1所述的基于隶属度传播的复杂网络模糊社团挖掘方法，其特征在 于：所述步骤（4)中对模块度进行进一步优化的过程分为两个阶段：第一阶段，通过调整节 点的社团属性对模块度进行优化，在该阶段，若某社团最终消失，则将各节点隶属度向量的 对应分量删除，并将该社团的种子节点的隶属度向量取为其邻居节点的隶属度向量的加权 平均；第二阶段，通过合并两个社团对模块度进行优化，在该阶段，若两个社团合并，则将各 节点隶属度向量的这两个对应分量相加合并。
【专利摘要】本发明涉及一种基于隶属度传播的复杂网络模糊社团挖掘方法，首先，建立社团种子节点的选取框架，以社团种子节点的基本特征为依据，确定种子节点选取的测试顺序；然后，根据真实世界中各种复杂网络的客观规律，构建网络节点之间的隶属度传播模型，该模型将种子节点的社团隶属度传播至非种子节点；在此基础上，以优化社团划分结果的模块度为目标，确定社团种子节点的选取准则；最后，当社团种子节点选取完毕后，通过调整节点社团属性以及合并社团的方式，对模块度进行进一步优化，并修正各节点的社团隶属度，得到最终的模糊社团挖掘结果。本发明在稳定性、鲁棒性、有效性方面具有一定优势；该方法具备在计算开销与整体性能之间进行折衷的灵活性。
【IPC分类】G06F17-30
【公开号】CN104657418
【申请号】CN201410801991
【发明人】陈小武, 张恒源, 赵沁平, 李甲, 周彬
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月18日