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复杂网络簇结构探测——基于随机游走的蚁群算法
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:《软件学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP18[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
  • 作者机构:[1]吉林大学计算机科学与技术学院,吉林长春130012, [2]吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室,吉林长春130012
  • 相关基金:国家自然科学基金(60873149,60973088,61133011);教育部博士研究生学术新人奖(450060454018)
中文摘要:

网络簇结构是复杂网络最普遍和最重要的拓扑属性之一,网络聚类问题就是要找出给定网络中的所有类簇。有很多实际应用问题可被建模成网络聚类问题。尽管目前已有许多网络聚类方法被提出,但如何进一步提高聚类精度’特别是在没有先验知识(如网络簇个数)的情况下如何发现合理的网络簇结构,仍是一个未能很好解决的难题。针对该问题,在马尔可夫随机游走思想的启发下,从仿生角度出发提出一种全新的网络聚类算法一一基于随机游走的蚁群算法RWACO。该算法将蚁群算法的框架作为RWACO的基本框架,对于每一代,以马尔可夫随机游走模型作为启发式规则;基于集成学习思想,将蚂蚁的局部解融合为全局解,并用其更新信息素矩阵。通过“强化簇内连接,弱化簇间连接”这一进化策略,使网络簇结构逐渐地呈现出来。实验结果表明,对一些典型的计算机生成网络和真实网络,该算法能够较准确地探测出网络的真实类簇数,与一些有代表性的算法相比,具有较高的聚类精度。

英文摘要:

Community structure is one of the most important topological properties in complex networks. The network clustering problem (NCP) refers to the detection of network community structures, and many practical problems can be modeled as NCPs. So far, lots of network clustering algorithms have been proposed. However, further improvements in the clustering accuracy, especially when discovering reasonable community structurewithout prior knowledge, still constitute an open problem.Building om Markov random walks,the paper addresses this problem with a novel ant colony optimization strategy, named as RWACO, which improves prior results on the NCPs and does not require knowledge of the number of communities present on a given network. The framework ofant colony optimization is taken as the basic framework in the RWACO algorithm. In each iteration, a Markov random walk model is taken as heuristic rule. All of the ants' local solutions are aggregated to a global one through clustering ensemble, which then will be used to update a pheromone matrix. The strategy relies on the progressive strengthening of within-community links and the weakening of between-community links. Gradually, this convergesto a solution where the underlying community structure of the complex network will become clearly visible. The performance of algorithm RWACO was tested against a set of benchmark computer-generated networks, and as well on real-world network data sets. Experimental results confirm the validity and improvements of this approach.

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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54609