GFN:基于“群”思想对Fast-Newman算法改进的复杂网络聚类算法

针对目前复杂网络优化聚类算法目标函数的有偏性影响聚类精度的问题,提出了"群"的概念,实现了对节点在聚类过程中局部信息决策环境的划定。提出了基于"群"概念改进的网络模块性评价函数,并以该函数作为目标函数对Fast-Newman(FN)算法进行了改进。在不同类别数据集上进行的聚类实验的结果表明,基于"群"思想改进的FN算法(GFN)在复杂网络中的聚类精度比FN算法平均提高了约70%,从而验证了"群"思想在揭示真实簇结构过程中的有效性。

加权Fast Newman模块化算法在人脑结构网络中的应用

针对二值人脑结构网络的模块化方法不足以反映复杂的人脑生理特征这一问题,提出一种基于Fast Newman二值算法的加权脑网络模块化算法。该算法以凝聚节点的层次聚类思想为基础,以脑网络中单个脑区节点的权重值和脑网络总权重值为主要依据构建加权模块度评价指标,并将其增量作为度量值来确定加权脑网络中节点的合并从而实现模块划分。将该算法应用于60个健康人的组平均数据中的实验结果显示,与二值人脑网络模块化结果相对比,所提算法得到的模块度提高了28%,并且模块内部和模块外部的特征区分更加明显,所得到的人脑模块也更符合已知的人脑生理特性;而与现有的两种加权模块化算法实验对比结果表明,所提算法在合理划分人脑网络模块结构的同时也小幅提高了模块度。

基于改进Newman快速划分算法的城市动态交通子区划分方法

城市交通网络紧密联系,交叉口、干线和交通子区存在复杂关联性。从复杂系统角度提出一种基于Newman快速划分算法(Fast Newman,FN)的控制子区划分方法。首先,考虑城市道路网络拓扑结构复杂性,根据相邻交叉口的交叉口间距、路段交通流量、车流离散特性、交通流速度、车流密度等分析交叉口关联性,建立综合关联度计算模型;其次,将交叉口关联性引入到FN算法中,基于改进的Newman快速划分算法对路网控制子区进行划分;最后,通过实际路网,进行模型验证。结果表明:该子区动态划分方法有效考虑路网拓扑结构复杂性,更符合实际交通流特性,对城市区域路网子区划分更加合理。

一种基于改进的Newman快速算法的文本聚类方法

针对文本聚类计算量大的特点,提出了一种将概念格和Newman快速算法两种理论相结合的聚类方法。首先将文本表示为特征词语集,用统计方法抽取特征向量;同时,用IDF权重计算公式来计算词语的权重,并将词语权值离散化;然后,用形式背景表达关键词,通过相似度公式,计算出形式概念相似度大小;最后,构造Newman网络,根据Newman网络算法规则对待聚类文本进行聚类。实例表明,该算法不仅得到了正确的分类结果,而且大大降低了算法的复杂度,Newman快速算法仅为O((m+n)n)。

分布式光伏电源电能智能计量与管理系统

文章以分布式光伏电源电能智能计量与管理系统为研究对象,深入探讨如何有效实现光伏电源电能的计量和管理。首先,针对目前分布式光伏电源智能计量管理方面存在的问题和挑战,提出一套智能化的电能计量管理系统设计方案。其次,搭建分布式光伏发电系统等效模型。再次,提出一种基于Fast-Newman算法的分布式光伏发电系统集群划分方法,实现对电能的智能管理。最后,通过仿真试验对智能计量管理系统的性能进行验证。结果表明,该系统具有较高的稳定性和可靠性,能够满足分布式光伏电源电能智能计量管理的实际需求。

基于复杂网络Newman快速算法的船舶柴油机故障诊断

将船舶柴油机故障诊断中的聚类问题转化为复杂网络社团发现问题,在定义线性相似度、反比相似度、指数相似度和椭圆相似度函数的基础上,构造以相似度权重为边权,以样本点为节点的加权无向网络,提出了利用Newman快速算法中的准则函数作为聚类的准则函数,逐步寻找网络中的社团结构的故障诊断方法。以自主研发的轮机模拟器主机系统故障数据为例进行故障分析与诊断,验证新方法的有效性,并分析阈值和相似度系数变化对方法性能的影响。研究结果表明:新故障诊断方法具有计算量小和准确性高且运算时间短的特点,能够达到在线诊断的要求,有识别未知故障的能力,解决了聚类中必须找到类的问题。

基于Newman快速算法的航运网络社团结构

为了研究航运网络的网络结构及其相关特性,以航运网络的社团结构为对象研究,构建了基于模块度的Newman快速算法。选择由453个港口和3 444条边构成的"二十一世纪海上丝绸之路"(简称"海丝之路")无向无权航运网络为案例,从航运网络连接性视角,采用Newman快速算法对"海丝之路"航运网络进行计算,得出该航运网络的社团结构性质:网络中只有一个由173个港口节点构成的核心社团,且为领导者社团,度值接近于幂律分布,其他均为小型社团,表明"海丝之路"集装箱航运网络为巨型社团结构,且具有核心节点。

基于Newman快速算法的中国航空网络社团结构研究

研究中国航空网络的复杂特性,探究网络内部的演变规律和发展趋势,有助于航线结构调整和后续政策制定等。以2012-2017年航空网络为研究对象,构建拓扑结构并基于R平台,采用Newman快速算法分析社团结构及内部特征。研究结果显示,中国航空网络符合小世界特性且有向无标度网络演化的趋势;网络中存在核心节点,且逐步形成以北上广为三大中心枢纽,核心节点为区域枢纽的机场群格局,研究为机场群打造中枢辐射型航空网络构建提供了实证基础。

一种基于Newman快速算法改进的社团划分算法

社团划分目前是从海量科技文献中进行知识组织和发现的一种重要方法,其中Newman快速算法是目前效率较高的一种社团划分算法,然而由于Newman快速算法是一种基于局部搜索算法,算法的结果集往往是局部最优而不是全局最优,导致科技文献关系网络中的社团划分结果往往不是最优的社团结构。根据网络图中社团结构拓扑关系的特点,提出了社团贡献度的概念,并给出了计算公式;同时,为了克服Newman快速算法在社团合并迭代过程中获取到局部最优解而终止迭代的缺点,提出一种直接以社团贡献度为社团合并条件的CCN算法。最后在MATLAB环境中,用实际网络数据进行对比实验验证,结果表明,改进的CCN算法在社团划分效率和Q值结果上有更理想的效果。

基于局部紧耦合结构的模块性优化社区检测方法

利用局部紧耦合结构提升社区检测的模块性优化质量.首先,定义了4类边缘紧耦合结构,并提出了一种具有线性复杂度的边缘紧耦合结构挖掘算法.其次,分别选择k-clique,k-clan,k-plex结构作为核心紧耦合结构,并以长结构优先和短结构优先2种策略将边缘与核心紧耦合结构合并.然后,将合并后的局部紧耦合结构融入模块性优化过程,提出了一种NFN算法.该算法将每个局部紧耦合结构初始化为独立社区,不断凝聚模块性增量最大的2个社区,直至找到预定义数量的社区.6个真实数据集上针对外部指标和内部指标的实验结果均表明,相比于传统的FN算法,NFN算法能发现更高质量的社区.在参数设置方面,长结构优先策略优于短结构优先策略,且采用k-clique结构作为核心紧耦合结构优于采用其他结构.因此,长结构优先策略结合k-clique成为NFN算法的最佳参数组合.

社交网Twitter平台的人物关系网社区发现

社交网络服务(social networking service,SNS)已融入到大众生活中。人们将自己的信息上传到网络中,并通过社交网站管理自己的社交圈子,由此造成大量的个人信息在社交网络上被公开。文章基于Twitter平台,设计实现了Twitter用户关系网的社区发现。通过实时采集Twitter用户信息,重建人物关系网,改进Newman快速算法划分社区发现人物关系网。文章通过可视化的界面呈现用户的社区关系,提供用户网络行为,为决策者的舆情监控或个性推荐提供了参考凭据。

全球国际航空网络结构的复杂性及其社团特征

运用复杂网络理论分析全球国际航空网络的结构复杂性,以Newman快速算法对网络中的城市进行社团识别和划分,并结合社团结构理论深入分析其内部结构特性。研究发现:全球国际航空网络的度和度分布空间差异明显,平均路径长度较短且聚类系数较大,紧密中心度绝对差距和相对差距较小,中介中心度分布函数呈幂函数形态。网络中的城市被划分为18个社团,规模差异大,地理位置相邻近的城市更容易形成同一社团,但也有部分城市表现出远距离相互作用。各大洲的社团边界清晰且种类分明,唯独欧洲的社团边界模糊且种类过多。结果表明:全球国际航空网络具有“无标度网络”和“小世界网络”特征,网络由少量高度值城市主导,网络聚集性较强且全局效率高。少部分城市承担了主要中介功能,大部分城市几乎没有中介能力。网络的社团规模存在显著异质性,分布具有明显的地理集群特征,但地理位置邻近的城市航空联系未必紧密。大规模社团内部连通性更好,小规模社团内部网络密度更大。各大洲的国际航空市场结构稳定,而欧洲尚未形成稳定的航空联系。

基于改进凝聚算法与铁路网的社团划分

为了更好地分析铁路网划分过程及其与周边经济发展状况的联系,以省为单位建立加权无向复杂网络,其中节点为省,两省之间的铁路连线为网络连边。提出改进的凝聚算法,进一步对网络社团划分的迭代过程展开分析,最后得出明显的南北社团划分分界线。将社团划分过程与经济发展情况相联系,分析得出铁路发达情况与区域间经济发展息息相关,从而得出结论:铁路间联系越紧密,区域经济带动作用越强,并证实了国家近年来大力发展铁路建设的重要性。

含分布式电源的配电网双层分区调压策略

针对高渗透的分布式电源(DG)在配电网络中造成逆功率潮流引起的电压越限问题,提出了一种基于改进Fast-Newman算法的配电网双层分区调压策略。改进的Fast-Newman算法引入了考虑DG接入位置以及无功/有功-电压灵敏度矩阵的改进模块度增量,可将分布式配电网进行更为细致合理的划分。双层分区调压策略首先通过改进的Fast-Newman算法分别针对无功补偿(RPC)与有功削减(APC)对配电网进行分区。而后在分区结果中进一步筛选节点组成优先调节节点集。最后为应对高渗透DG配电网的复杂潮流造成的非线性复杂解空间的问题,使用PSO算法分别计算优先调节节点集中各节点的RPC与APC最佳调度值,以优化DG注入点潮流,实现无功/有功调整的合理组合。所提方法在IEEE33节点以及改进的IEEE123节点上进行案例研究,通过与非分区电压调整模型对比,表明该策略通过调度少量节点的RPC与APC,即可达到全网电压调整的目的,且调整后的节点电压更为平稳。

复杂网络社团结构划分方法及其应用

许多实际的复杂网络都具有明显的社团结构,整个网络的功能实现是网络中各社团相互联系作用的结果。文章分别使用Girvan-Newman算法和Newman快速算法对实际的复杂网络进行社团划分。仿真结果显示,使用两种算法对网络进行社团划分时,都能得到清晰的社团结构,使用GN算法得到的社团数目小于使用NF算法得到的社团数目。NF算法的运行速度明显比GN算法的模块度要快。

含分布式电源配电网的孤岛划分

对于含分布式电源(DG)的配电网而言,孤岛运行可作为提高配电网供电可靠性的一种运行方式.根据含DG配电网的结构与运行特点,将孤岛划分问题转化为复杂网络社团划分问题.利用社团划分中的Newman快速算法进行孤岛划分,通过构建其社团结构模块度指标,以此衡量孤岛划分质量.仿真结果表明,该孤岛划分方法,可应用于复杂配电网环网结构,能够保证负荷最大范围持续供电和孤岛运行时系统的安全稳定运行,实现孤岛模式与并网模式快速转换.

面向MFD的异质性城市交通路网分区方法

本文针对路网密度分布的空间异质性会导致宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram,MFD)高度离散的问题,提出了一种将异质性城市路网划分为同质子路网的方法。利用张量分解算法提取路段交通状态在时间维度上的短期日变化和长期逐日变化特征,以此计算路段间相似度。以路段间相似度为边权,针对含权的城市道路交通网络改进传统的Fast-Newman快速划分算法,来保证划分后每个子路网内的路段交通状态相似且在空间上紧密分布。基于某市一个月的自动车牌识别数据对该方法进行实证分析,结果表明改进算法划分效果优于K-means算法及传统Fast-Newman快速划分算法,划分后每个子路网的MFD函数关系都有较好的拟合效果,子路网之间的交通流特征参数差异明显。