基于点距离和密度峰值聚类的社区发现方法

在复杂网络中节点相似度度量以及密度峰值聚类算法的基础上,提出了一种基于点距离和密度峰值聚类的社区发现方法。首先,提出了基于节点相似度和节点间最短距离的节点距离度量。然后,应用密度峰值聚类方法探究网络中的社区结构,密度峰值聚类算法不仅能够检测出各个社区中心并进行相应的社区扩展,而且能够避免参数选择过程。最后,通过与经典算法在真实数据集和人工合成数据集上的比较实验,充分验证了本文方法的可行性和有效性。     

基于节点聚类系数的网络社区结构发现

研究了节点聚类系数与网络社区结构之间的关系.直接使用节点聚类系数不易刻画社区子图的高聚集特性,定义了一些基于节点聚类系数的社区度量,据此识别网络中的社区.首先,给出了基于聚类系数增大的社区间边判定规则,简称CCE规则;然后,利用CCE规则引出相似度矩阵,即网络密度矩阵;最后,通过网络密度矩阵来构造Laplacian矩阵,并进一步推导出通过计算Laplacian矩阵的特征值以及特征向量来实现社区结构划分的算法.三个真实网络数据的实验结果表明,算法不仅获得了令人满意的划分结果,而且还提高了算法的时间效率.     

基于密度峰值的重叠社区发现算法

根据基于快速搜索和发现密度峰值的聚类方法的思想,提出了基于密度峰值的重叠社区发现算法。首先定义新的距离矩阵算法,克服了邻接矩阵元素为整数的缺陷。然后用概率形式刻画每个节点属于不同类别的可能性,从而实现了重叠社区的划分。基于真实网络的实验结果验证了本文算法的可行性和有效性。     

基于种子节点集的社区层次结构发现算法

针对多分辨率方法无法直接给定社区层次结构的问题,提出一种基于种子节点集的社区层次结构发现算法。该算法通过选取种子节点,并根据余弦相似度的大小添加其最近邻节点共同构成种子节点集;再由种子节点集出发,基于分辨率公式进行社区层次结构探测,根据节点加入社区的度值比来判断是否到达层次边界;最后在已发现完毕的社区外选取新的种子节点集,并由此出发直到全网络的社区层次结构发现完毕。将该算法分别应用于人工网络和真实社会网络,实验表明,相较于其它算法,该算法能够更好地发现网络中全部的社区层次结构。     

适用于复杂结构的多路谱聚类算法的改进

为使多路谱聚类方法对复杂结构数据集有效地聚类,根据矩阵扰动理论,利用局部近邻关系更新谱聚类算法(NJW)中的初始相似度矩阵,得到最终的亲和矩阵.理论分析表明,数据集可划分时,该矩阵是理想块矩阵或接近理想块矩阵,保证了本文算法聚类划分的正确性.将本文算法和基于路径的谱聚类、密度敏感的谱聚类以及基于流平面排序的谱聚类进行了比较,结果表明,本文算法在数据集具有复杂分布结构时可以确定聚类个数,得到正确的聚类结果.进一步将本文算法用于真实数据集上的聚类分析,表明本文算法是有效的.     

基于ALC的事例库结构及检索研究

为了提高基于ALC的事例检索的效率,通过概念距离及LCS推理给出了索引节点密度大且带权重的事例库层次结构,实现了事例更细致的分类及统一概念距离的语义。根据该结构的组织方式、LCS概念及概念距离给出了事例筛选及相似性度量算法,证明了通过事例筛选得到的候选事例集明显减小,采用相似性度量算法能得到合理的候选事例序列,从而提高了基于ALC的事例检索的效率。     

基于随机游走的密度峰值聚类算法

密度峰值聚类算法(DPC)是近年来提出的一种新的密度聚类算法,其核心基于局部密度和相对距离。该算法在定义局部密度以及相对距离时直接用欧式距离,导致在一些稀疏差异大及长弧形的类簇聚类效果差,且一步分配策略的鲁棒性不佳。提出基于随机游走的密度峰值聚类算法(RW-DPC),即引入随机游走首次到达模型来刻画数据点之间的相似性,重新定义数据点的局部密度,且给出一种新的样本分配策略。对比在人工数据集和UCI真实数据集上与其他聚类算法的实验结果,说明对于密度不均匀及弧形类的数据集,本文算法的聚类效果优于密度峰值聚类算法以及其他算法。     

社会媒体群组探测的谱聚类研究与应用设计

改进了传统的谱聚类算法,并优化了初始聚类中心的选择方法。传统的谱聚类算法虽然具有算法复杂度较低、适用范围广等特点,但受高斯核函数尺度参数影响较大。设计的算法通过引入万有引力模型进行相似性度量,设计了基于引力的相似性度量方法,以此消除尺度参数的影响;另外,提出基于密度与距离乘积的初始聚类中心选取方法,优化了初始聚类中心的选择。在UCI基准数据集上的实验表明,改进的算法消除了尺度参数σ影响的同时,也达到了比较好的NMI指标和Accuracy指标。最后,使用改进的算法设计了基于微博用户的群组探测方法,取得了较为理想的用户群组划分结果。     

自适应半监督邻域聚类算法

为了充分利用监督信息指导聚类过程,提出自适应半监督邻域聚类算法(adaptive semi-supervised neighborhood clustering algorithm, SSCAN)。引入监督矩阵与距离度量结合,构造合理的相似矩阵;充分利用监督信息,通过标签信息矩阵与流形正则项结合调整模型,改善聚类效果。在多种数据集进行试验,并与其他聚类算法作对比,结果表明,SSCAN可以充分利用监督信息,提高聚类的准确率。     

结合概率矩阵的改进谱聚类社区发现算法

针对目前谱聚类算法的相似图包含较多错误社区信息的问题,引入了概率矩阵的概念,提出了一种改进的谱聚类社区发现算法。该算法首先利用马尔可夫过程计算节点间的转移概率,并基于转移概率构建复杂网络的概率矩阵;然后以均值概率矩阵重新构造相似图;最后通过优化归一化切割函数实现社区划分。采用人工网络和现实网络与其他典型算法进行对比实验,实验结果表明,该算法能够更加精准地划分社区,具有更加良好的聚类性能。     

模块密度谱分的网络社团发现方法

为有效地检测复杂网络中的社团结构,对评估与发现社团的模块密度函数(即D值)进行了优化．通过模块密度函数的优化进程,论证了模块密度函数被优化框定到广阔的谱分聚类方法中的矩阵松散最大化,并且提出了一种新的谱分算法．该算法允许自动选择最优的社团结构数目．在经典的计算机产生的随机网络及真实世界网络中检验了该算法．特别地,当网络中社团结构变得模糊时,实验结果显示这种新的算法在发现复杂网络社团上比基于模块密度的直接核方法及基于模块函数(Q)的谱分方法更加有效．     

特征向量的核方法检测网络社团结构

为在权重的复杂网络中检测社团结构,推广模块密度函数到权重形式,并优化权重形式的权重密度函数到谱分聚类形式及权重的核聚类形式．证明了基于权重密度的两类聚类方法在数学上的等价性,利用这种等价性,提出了一种新的基于特征向量核聚类检测复杂网络社团方法．实验结果表明,这种方法比直接的谱分方法或直接的核方法检测社团更加准确．     

Sonar Image Detection Algorithm Based on Two-Phase Manifold Partner Clustering

According to the characteristics of sonar image data with manifold feature, the sonar image detection method based on two-phase manifold partner clustering algorithm is proposed. Firstly, K-means block clustering based on euclidean distance is proposed to reduce the data set. Mean value, standard deviation, and gray minimum value are considered as three features based on the relatinship between clustering model and data structure. Then K-means clustering algorithm based on manifold distance is utilized clustering again on the reduced data set to improve the detection efficiency. In K-means clustering algorithm based on manifold distance, line segment length on the manifold is analyzed, and a new power function line segment length is proposed to decrease the computational complexity. In order to quickly calculate the manifold distance, new all-source shortest path as the pretreatment of efficient algorithm is proposed. Based on this, the spatial feature of the image block is added in the three features to get the final precise partner clustering algorithm. The comparison with the other typical clustering algorithms demonstrates that the proposed algorithm gets good detection result. And it has better adaptability by experiments of the different real sonar images.     

结构扩展的非负矩阵分解社区发现算法

提出结构扩展的非负矩阵分解社区发现算法(nonnegative matrix factorization with structure extension, NMF-SE),通过结构扩展,加强相邻节点结构相似性,提高节点间连接的稠密度,从而提高非负矩阵分解在社区发现中的表现。结构扩展过程使节点将自身结构以一定的比例传递给周围的节点,从而使相邻节点间能够得到对方的拓扑结构信息。该过程构造了新的特征矩阵,使非负矩阵分解(nonnegative matrix factorization, NMF)更好地适用于社区发现,在图正则化的半监督任务中能更好地融合先验信息。在人工网络和真实网络上进行试验验证的结果表明,NMF-SE算法有效提高了复杂网络社区发现的准确性。     

基于密度分簇的无线传感器网络定位算法

针对MDS-MAP(P)算法存在节点间最短路径距离计算误差、合并误差及算法复杂度过高等问题,提出了一种基于密度分簇的算法MDS-MAP(DB)。该算法选择邻居节点数最多的节点作为分簇机制的开始节点,一跳邻居节点组成的簇域内利用三角不等式法则测距,两跳内节点组成的簇域内利用最短路径法测距,且每个簇域内只有簇头节点执行测距算法,降低了测距误差及算法计算复杂度,提高了算法的性能。仿真实验结果表明,该算法具有更小的定位误差。     

基于高考录取成绩的院校竞争网络实证研究

平行志愿录取规则与优质生源的紧缺使得院校在高考招生时存在激烈的竞争关系。从网络科学视角正确理解院校竞争关系,能够合理地指导考生进行志愿填报。利用2019年山西省高考理科录取成绩,通过改进的Jaccard相似度计算方法,构建院校竞争网络的邻接矩阵。基于复杂网络度量方法,实证研究院校竞争网络得到:1) 度分布存在一定的异质性,且具有较大的平均度;2) 簇度负相关表明院校竞争网络存在层次结构;3) 富人俱乐部连通性表明度数大于375的院校完全连通构成富人俱乐部;4) 利用基于节点标签与网络结构的社团划分算法,通过基尼不纯度评估社团内院校的同质性,进一步利用Louvain算法识别社团内院校存在层次化差异结构。这些实证结果刻画了院校竞争关系,在此基础上归纳了一些指导考生进行合理、分梯度志愿填报的建议和策略。     

集合扩充的社团分解算法

社团结构是复杂网络的重要特征之一,寻找网络中的社团对于分析整个网络的结构和功能都有非常重要的意义.综述了一些经典的复杂网络社团结构划分的算法,提出了一种基于集合扩充的社团结构划分的新算法.该算法以网络中相邻的两个节点构成的集合为起点,用社团同外部联系的边的数目与社团内部边的数目的比值作为度量指标,通过计算将某一个邻居节点加入该集合后度量指标值的变化情况来判断某个邻居节点是否加入该集合,若度量指标值变小则将该邻居节点加入该集合,若度量指标值变大则不将该邻居节点加入该集合,直到不再有新的邻居节点加入时,一个社团就被划分出来.在剩下的网络中重复这个过程直到网络中的节点完全被划分.用社团结构分解中的两个经典例子测试了该算法,从测试结果来看,用该方法能够合理地划分网络中的社团结构,且运算量小,运行效率高,达到了预期目标.该社团结构的划分方法对于规模较大的复杂网络也具有普遍意义.     

基于kDBA++聚类算法的谐波污染分区策略

随着电网中非线性负荷大量接入及电力电子化率的逐步提升,谐波问题日渐严重,开展电力系统谐波污染区域化治理,是一种有效解决思路。谐波污染分区的意义在于,同一分区内的谐波畸变主要由该分区内的谐波源导致,而受其他分区谐波源影响较小。为此,提出了一种抗时移聚类算法kDBA++。首先,考虑到电能质量监测数据具有高维度、含噪声等特点,采用分段聚合近似(Picesise Aggregate Approximation,PAA)算法对数据进行压缩降噪预处理,降低后续计算复杂度。其次,采用kmeans++算法作为逻辑框架,考虑非同步测量下数据间存在时移现象,难以直接利用kmeans++开展聚类,从而引入动态时间弯曲(Dynamic Time Wraping,DTW)距离对算法进行优化。进而,考虑到DTW距离下聚类质心难以获取,采用DTW质心平均算法(DTW Barycenter Averaging,DBA)克服这一局限性,并最终得到所提kDBA++算法。采用IEEE123节点仿真系统及实际工程案例开展算法对比分析,结果显示所提kDBA++算法聚类精度优于现有算法,可准确进行谐波污染分区。此外,利用谐波污染分区转移阻抗矩阵及谐波贡献度对求得分区加以验证,分析结果表明,各谐波源对其所在分区内节点的谐波畸变影响较大,而对非同一分区节点的影响较小,从而论证了所提方法的实用性和有效性。