基于矩阵分解的属性网络嵌入和社区发现算法

属性网络不但包含节点之间复杂的拓扑结构,还包含拥有丰富属性信息的节点,其可以比传统网络更有效地建模现代信息系统,属性网络的社区划分对于分析复杂系统的层次结构、控制信息在网络中的传播和预测网络用户的群体行为等方面具有重要的研究价值.为了更好地利用拓扑结构信息和属性信息进行社区发现,提出了一种基于矩阵分解的属性网络嵌入和社区发现算法(CDEMF).首先提出基于矩阵分解的属性网络嵌入方法,基于网络局部链接信息计算相邻节点的相似性,将其与属性接近度联合建模,通过矩阵分解的分布式算法得到每个节点对应的低维嵌入向量,即把网络节点映射为低维向量表示的数据点集合.接着提出基于曲率和模块度的社区划分方法,自动确定数据点集合中蕴含的社区数量,并通过对数据点集合聚类完成属性网络社区划分.在真实网络数据集上,将CDEMF方法与其他8种知名算法进行比较,实验结果表明CDEMF具有良好的性能.     

基于二部图表示的属性网络社区发现算法

属性网络社区发现是网络数据分析中的一项重要研究内容。为了提高社区发现的准确性，现有算法大多通过融合拓扑信息和属性信息对属性网络进行低维表示，然后基于低维特征进行社区发现。然而，这类算法通常基于深度模型进行表示学习，缺乏一定的可解释性。因此，文中提出了一种基于二部图表示的属性网络社区发现算法，以提高社区发现结果的准确性和可解释性。首先，分别基于属性网络的拓扑信息和属性信息计算网络中各个节点作为代表点的概率，通过两类信息融合选出一定比例的节点作为代表点；其次，基于拓扑结构和节点属性计算各个节点到代表点的距离，构建二部图；最后，基于二部图利用谱聚类算法进行社区发现，得到最终结果。在人造属性网络和真实属性网络上与已有的属性网络社区发现算法进行实验比较分析。实验结果表明，所提算法在标准化互信息、调整兰德指数等评价指标上均优于已有算法。     

基于全局注意力机制的属性网络表示学习

属性网络不仅具有复杂的拓扑结构,其节点还包含丰富的属性信息.属性网络表示学习方法同时提取网络拓扑结构和节点的属性信息来学习大型属性网络的低维向量表示,在节点分类、链路预测和社区识别等网络分析技术方面具有非常重要和广泛的应用.文中首先根据属性网络的拓扑结构得到网络的结构嵌入向量;接着通过全局注意力机制来学习相邻节点的属性信息,先用卷积神经网络对节点的属性信息作卷积操作得到隐藏向量,再对卷积的隐藏向量生成全局注意力的权重向量和相关性矩阵,进而得到节点的属性嵌入向量;最后将结构嵌入向量和属性嵌入向量连接得到同时反映网络结构和节点属性的联合嵌入向量.在3个真实数据集上,将提出的新算法与当前的8种知名网络表示学习模型在链路预测和节点分类等任务上进行比较,实验结果表明新算法具有良好的属性网络表示效果.     

面向属性网络的重叠社区发现算法

针对现实世界的网络节点中包含大量属性信息并且社区之间呈现出重叠特性的问题,提出了一种面向属性网络的重叠社区发现算法。融合网络的拓扑结构和节点属性定义了节点的密集度和间隔度,分别用于描述社区内部连接紧密和外部连接松散的特点。基于密度峰值聚类的思想搜索局部密度中心作为社区中心,在此基础上给出了非中心节点关于各个社区的隶属度的迭代计算方法,实现了重叠社区的划分。在真实数据集上进行了仿真实验,实验结果表明所提算法相对于LINK、COPRA和DPSCD能获得更好的社区划分结果。     

结合拓扑势与信任度调整的重叠社区发现算法

现实世界中的复杂系统可建模为复杂网络,探究复杂网络中的社区发现算法对于分析复杂网络的拓扑结构和层次结构具有重要作用。早期研究通常将网络中的节点局限在一个社区中,但随着研究的深入发现社区结构呈现重叠特性。针对现有重叠社区发现算法存在划分社区结构不稳定、忽略节点交互和属性等问题,提出一种基于网络拓扑势与信任度调整的重叠社区发现算法。融合节点的属性和结构特征计算节点的拓扑势,依据节点的拓扑势选取核心节点。从核心节点出发构建初始社区群,计算各个社区间的调整信任度,实现社区的合并与再调整,从而识别重叠社区。在多个人工模拟网络和真实网络数据集上的实验结果表明,与基于贪婪派系扩张、种子扩张等的重叠社区发现算法相比,该算法将扩展模块度最高提升至0.719,能有效识别社区结构及重叠节点,提升重叠社区检测性能。     

基于标签传播的拓扑势社区检测算法

基于拓扑势的社区检测通过节点的链接信息构造拓扑势域,在拓扑势域内进行社区划分.但实际划分过程存在大量孤立性社区.带节点属性信息的社区检测问题作为社区的重要组成,已成为社区检测的主要研究方向.本文提出了一种结合标签传播的拓扑势社区检测算法（TPCDLP）.首先,结合标签传播思想将属性信息转换为节点间的链接权值.其次,把链接权值加入到拓扑势中构造拓扑势域.再利用核心节点进行子群社区的划分.最后,利用子群社区间核心节点的距离进行社区划分.在3个含标签属性的数据集上,与6种算法对比,该算法在改进的模块度$Q_{ov}^E$、信息熵$Entropy$、社区重叠度$Overlap$和综合指标F上表现更优.在3个真实社区上应用了该算法,并与3种算法对比,实验结果显示该算法在标准化互信息指标$NMI$上表现良好,能够有效应用于实际问题.     

基于节点拓扑结构和属性的重叠社区检测算法

近些年来,网络中的重叠社区检测应用越来越广泛,这极大引起了人们的兴趣。通常重叠社区检测只考虑节点的拓扑结构信息,忽略了节点的属性信息,这可能会遗漏数据间的重要结构。本文提出了一种基于节点拓扑结构和属性相似度的局部社区检测算法。首先,计算出节点与社区之间属性相似度。其次,为挖掘内部紧耦合的社区,计算出能够表示耦合性的模块度增量。最后,通过融合多个已检测到局部社区,计算出隶属矩阵从而获取全局重叠社区结构。在三个有真实社区的数据集上的实验结果从内部指标模块度和与真实社区的比较验证了基于节点拓扑结构和属性相似度的重叠社区检测算法比目前基于节点结构的社区检测算法在效率和有效性上有所提升。     

一种联合拓扑与属性的社区模糊划分算法

现有的社区发现算法通常基于结构特性进行社区划分,对节点属性特征欠缺考虑。为此,提出一种基于模糊等价关系的社区发现算法。用完全相异距离指数的概念将拓扑结构与属性特征相结合,以此作为隶属关系建立模糊等价关系矩阵,选择合适的聚类f阂值对网络进行社区划分。实验结果证明,与传统的GN算法相比,该算法发现社区的准确率较高,在相同社区内的节点连接紧密且具有同质性。     

局部扩展的标签传播蚁群优化重叠社区发现*

社区发现是分析复杂网络重要的方法。为了提升社区发现算法速度和高精度命题,提出一种局部扩展标签传播算法与蚁群优化结合的重叠社区发现框架（ELPA-ACO）。首先利用局部扩展的标签传播社区发现算法快速获得蚁群初始信息素和位置,然后,结合网络中节点的拓扑结构、内部标签属性、历史信息和节点的传播相互影响力等因子改进蚂蚁转移概率,进一步提高划分精度。在未知网络和真实网络验证,ELPA-ACO算法可适应多种网络划分,无论是速度还是精度都有显著提高。     

融合先验信息的非负矩阵分解社区发现算法*

针对复杂网络社区发现问题,为了获得更准确、可解释性的社区划分结果,提出融合先验信息的半监督非负矩阵分解算法,给出优化目标的求解方法.文中算法利用先验信息直接约束社区指示矩阵,构造优化目标函数,获得更有意义的社区划分结果.真实数据集上的实验表明该算法的有效性,减小先验信息的融入对利用非负矩阵分解进行节点重要性等属性分析工作带来的不利影响,并且适用于加权和非加权等不同的网络.     

基于节点相似性和网络嵌入的复杂网络社区发现算法

社区发现算法对分析复杂网络的拓扑和层次结构、预测复杂网络的演化趋势等具有十分重要的意义.传统的社区发现算法划分精度不高,忽略了网络嵌入的重要性.针对这样的问题,提出了基于节点相似性和网络嵌入Node2Vec方法的无参数社区发现算法.首先,使用网络嵌入Node2Vec方法将网络节点映射成欧氏空间中低维向量表示的数据点,计...     

边异质网络中的社区结构发现算法

为解决社区结构发现算法功能社区与拓扑社区不一致的问题,提出一种基于边类型相似性聚类(TESC)的社区结构发现算法。该算法以局部拓扑特征与异质信息为目标进行节点聚类,基于节点邻接边类型构造网络节点之间的相似矩阵,从而获取边异质信息。在该相似矩阵的基础上,通过传统层次聚类的思想将相似度大的节点进行合并,进而利用轮廓系数优化社区数量,得到最终社区划分结果。选取社区结构已知的4个真实网络和6个人工合成基准LFR网络,通过与同质网络的GN、Louvain算法以及异质网络的Hete-SPAEM、Hetero-Attractor算法对比,结果表明TESC算法获得的社区结构更接近于网络实际社区结构。     

融合双层注意力机制的属性网络节点嵌入

属性网络嵌入旨在学习网络中节点的低维表示,具有拓扑和属性相似的节点在嵌入空间彼此接近.注意力机制能有效学习网络中节点与其邻居的相对重要性并基于邻居重要性聚合节点表示.据此,提出一种在属性网络中融合双层注意力机制的节点嵌入算法NETA,可以有效地实现属性网络嵌入.该算法首先从拓扑结构捕获直接邻居,基于属性关系捕获间接邻居...     

融合拓扑势的社交网络层次化社区发现算法

社交网络的社区结构呈现层次性。针对传统凝聚式层次化社区发现算法效率不高以及生成的层次谱图复杂的问题，提出一种融合拓扑势的层次化社区发现算法，利用拓扑势场呈现的自然峰谷结构揭示社交网络社区间的层次关系。该算法搜索局部极大势值节点，并根据局部极大势值节点完成社区的初始划分；根据局部极大势值节点间的距离对初始社区进行迭代合并，直到所有社区被合并为一个社区。在真实社交网络和人工网络上的实验结果表明，该算法能够高效地发现社区的层次结构，生成的层次谱图简单直观。     

一种保留社区结构信息的网络嵌入算法

现有网络嵌入算法大多只保留网络的微观结构信息,忽略了网络中普遍存在的社区结构信息。为提高网络表示质量,提出一种保留社区结构信息的网络嵌入算法PCNE。通过最大化节点之间的一阶和二阶相似性,对网络的微观结构进行建模,同时通过分解可反映网络社区结构信息的社区结构嵌入矩阵,对网络的社区结构信息进行建模。将构建的2个模型融合到统一的联合非负矩阵分解框架中,结合相似度矩阵和社区隶属度矩阵得到融合社区结构信息的节点表示向量。在5个真实公开数据集上进行节点分类实验,结果表明,与DeepWalk、Node2vec、LINE算法相比,PCNE可使Micro-F1值提升0.96%~13.1%,验证了算法的有效性。     

基于图注意力网络表示学习的协同过滤推荐算法

针对传统的基于模型的协同过滤推荐算法未能有效利用用户与项目的属性信息以及用户之间与项目之间的关系结构信息, 本文提出一种基于图注意力网络表示学习的协同过滤推荐算法. 该算法使用知识图谱表示节点的属性特征信息和节点间的关系结构信息, 并在用户和项目的同质网络上进行节点的图注意力网络表示学习, 得到用户和项目的网络嵌入特征表示, 最后构建融合网络嵌入信息的神经矩阵分解模型获得推荐结果. 本文在Movielens数据集上与相关算法进行对比实验, 实验证明该算法能优化模型的推荐性能, 提高推荐的召回率HR@K和归一化折损累计增益NDCG@K.     

一种融合节点与链接属性的社交网络社区划分算法

针对传统社交网络社区划分算法普遍缺乏对节点属性、链接属性的综合考虑和充分表达利用节点与链接属性信息的模型和机制等问题, 提出了一种融合节点与链接属性的社交网络社区划分算法。该算法融合节点属性的相似度、节点间链接权值等链接属性信息, 定义了相似权值, 并以此为基础, 结合凝聚算法实现了对社交网络的社区划分。实验表明, 该算法对社交网络中属性比较明显的社区划分效果显著。     

节点局部Fiedler向量中心性差值社区发现算法

社区结构是复杂网络最重要的一种结构特征。复杂网络中的社区结构研究主要包括社区发现与关键节点发掘两个重要问题。基于节点中心性的社区发现算法可同时进行关键节点发掘与社区发现。针对传统局部Fiedler向量中心性(LFVC)算法存在关键节点识别准确率低,进行社区发现时易出现孤立节点等问题,提出了节点局部Fiedler向量中心性差值社区发现算法(CDDN),设计了新的关键节点识别与边移除策略,并分析了算法性能。选择3种具有代表性的社区发现算法分别在4个真实复杂网络数据集上进行对比实验。实验结果表明,改进的算法既保持了局部中心性度量方法的效率,也防止了错误识别关键节点和关键边对划分结果的负面影响,避免了孤立点所带来的社区结构信息损失,能够快速、准确地发现真实社区。     

联合社区和影响节点的通用可扩展的链接预测

针对相似度预测算法无法同时嵌入局部和全局信息并提高运行速度等问题,融合社区发现和影响节点识别技术提出一个通用可扩展的链接预测模型。对网络进行社区划分,分别计算局部共邻节点的社区参与度和全局影响力得分,集成到统一的相似度框架中。为验证算法的有效性和可扩展性,给出在加权和无权下多个局部密集结构和影响节点识别指标的定义。在真实数据集上的实验结果表明,提出方法可快速实现通用可扩展性的预测任务,结果也普遍优于基准算法。     

融合链接预测相似度矩阵的属性网络嵌入算法

在属性网络中,与节点相关联的属性信息有助于提升网络嵌入各种任务的性能,但网络是一种图状结构,节点不仅包含属性信息还隐含着丰富的结构信息。为了充分融合结构信息,首先通过定义节点的影响力特性、空间关系特征;然后根据链接预测领域基于相似度的定义构建相似度矩阵,将节点二元组中的关联向量映射到相似度矩阵这一关系空间中,从而保留与节点相关的结构向量信息;再基于图的拉普拉斯矩阵融合属性信息和标签特征,将上述三类信息集成到一个最优化框架中;最后,通过二阶导数求局部最大值计算投影矩阵获取节点的特征表示进行网络嵌入。实验结果表明,提出的算法能够充分利用节点二元组的邻接结构信息,相比于其他基准网络嵌入算法,本模型在节点分类任务上取得了更好的结果。