基于时间序列模式表征的加权有向复杂网络建网方法与流程

技术特征：

1.一种基于时间序列模式表征的加权有向复杂网络建网方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采用零均值规范化方法将原始时间序列规范化，通过如下计算公式：

$y_i=\frac{x_i-\stackrel{\‾}{x}}{a}---\left(1\right)$

$\stackrel{\‾}{x}=\frac{1}{t}\underset{i=1}{\overset{t}{\Σ}}{x}_i---\left(2\right)$

$a=\sqrt{\frac{1}{t-1}\underset{i=1}{\overset{t}{\Σ}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2}---\left(3\right)$

其中，是时间序列的均值，a为原始时间序列的标准偏差，

对于原始时间序列{x_i}，i＝1,…,t，进行标准化后得到新的时间序列{y_i}，i＝1,…,t；

2)将新的时间序列{y_i}，i＝1,…,t等概率划分为n个区间，然后用设定的字符串中的字符来表示各个区间，每个区间对应一个字符，从而将新的时间序列{y_i}，i＝1,…,t表示为字符串序列{s_k},k＝1,…,t，其中s_k是设定的字符串中的字符，所述设定的字符串是由英文字母中的前n个字母组成；

3)用一个长度为l的滑窗，l的默认值为4，从字符串序列{s_k},k＝1,…,n的第一个字符开始自左向右移动，滑窗每次移动1步，就将字符串序列{s_k}划分为长度均为l的(n-l+1)个片段，将每一个片段视为一个模态；

4)将不同模态作为复杂网络的节点，由节点之间的转换频次和转换方向确定复杂网络节点之间的连边权重和方向，从而将字符串序列{s_k}映射为一个加权有向复杂网络；

5)计算加权有向复杂网络的网络拓扑统计特性，包括网络规模SN、加权有向平均路径长度WPL和介数中心性BC；

SN＝N (4)

其中，

其中，

其中N为网络的节点总数；Pl(p,q)为节点p到节点q的加权有向最短路径长度，w_pq为节点p到节点q的加权路径；Bc(p)为节点p的介数中心性，L_mq为从节点m到节点q的所有最短路径的总数目，L_mq(p)从节点m到节点q且经过节点p的所有最短路径数目。

2.根据权利要求1所述的基于时间序列模式表征的加权有向复杂网络建网方法，其特征在于，步骤4)是依据如下规则确定复杂网络节点之间的连边权重和方向：如果当前节点与下一时刻节点相同，即节点保持不变；如果从当前节点到下一时刻的节点发了变化，那么这两个节点之间存在一条连边，方向为从当前节点指向下一个节点，且这两个节点之间的连边权重增加1。

3.根据权利要求1所述的基于时间序列模式表征的加权有向复杂网络建网方法，其特征在于，步骤4)还包括借助UCINET软件的NETDRAW工具包绘制有向加权网络的连接状况可视图。