移动社交网络中链路预测方法分析

链路预测是社交网络中一项具有挑战性的任务,移动社交网络中的链路预测是指通过已知的网络节点以及社会网络结构等信息预测移动社交网络中尚未产生连边的两个节点之间产生链接的可能性。本文主要比较了4种常用的链路预测方法。最终,我们使用米兰大学数据集进行仿真实验,结果显示基于共同邻居的相似性指标能够使移动社交网络中链路预测有更好的效果。     

移动社交网络中基于网络中心度的链路预测方法*

移动社交网络中的链路预测是指通过已知的网络节点以及移动社交网络结构等信息预测网络中尚未产生连边的两个节点之间产生链接的可能性。基于网络中心度的思想,提出一种适用于移动社交网络的链路预测算法。在该算法中,根据节点网络中心度和共同邻居数来计算两个节点的相似性指标,两个节点的共同邻居数越多、共同邻居的网络中心度越高,则两个节点的相似度越高。另外,由于移动社交网络的动态性特征,还将考虑时间因素对预测结果的影响。将该方法与其他4种常用的链路预测方法进行比较,实验结果显示所提方法要优于其他方法。     

基于拓扑连接紧密度的相似性链路预测算法

许多链路预测方法仅仅关注预测的准确度衡量指标,忽略了精确度衡量标准在实际应用中的重要作用,且没有考虑共同邻居与预测节点间紧密度对相似性刻画的影响。针对上述问题,提出了一种基于拓扑连接紧密度的相似性链路预测算法。该方法通过局部拓扑结构定义共同邻居紧密度,并引入参数调节不同网络中紧密程度,最终刻画网络节点间的相似度。6个实际网络测试表明,相比共同邻居（CN）、资源分配（RA）、Adamic-Adar（AA）、局部路径（LP）、Katz等相似性指标,该算法提升了链路预测的预测精度。     

融合聚集系数的链接预测方法

许多基于网络结构信息的链接预测算法利用节点的聚集程度评估节点间的相似性,进而执行链接预测;然而,该类算法只注重网络中节点的聚集系数,没有考虑预测节点与共同邻居节点之间的链接聚集系数对节点间相似性的影响。针对上述问题,提出了一种融合节点聚集系数和非对称链接聚集系数的链接预测算法。首先,计算共同邻居节点的聚集系数,并利用共同邻居节点对应的两个非对称链接聚集系数计算该预测节点的平均链接聚集系数;然后,基于Dempster-Shafer证据理论将两种聚集系数进行融合生成一个综合性度量指标,并将该指标应用于中间概率模型（IMP）,得到一个新的节点相似性指标（IMP_DS）。在9个网络数据上的实验结果表明,该算法的受试者工作特征（ROC）的曲线下方面积（AUC）与精度值（Precision）优于共同邻居（CN）、Adamic-Adar（AA）、资源分配（RA）指标和基于共同邻居的中间概率模型（IMP_CN）。     

基于位置的社交网络链接预测特征研究

基于位置的社交网络(Location-Based Social Network,LBSN)提供了用户在线网络关系和签到行为双重信息,连接了虚拟网络和现实生活.本文结合传统的基于网络结构和空间位置相似性的LBSN链接预测方法,从签到时间和频率2方面提出新的链接预测特征,通过Brightkite网络数据统计分析证明其预测有效性.综合多种指标建立LBSN链接预测框架,实验结果表明加入这2类指标后预测准确率有明显提高.     

基于团结构亲密度的移动社交网络数据转发算法

由于移动社交网络中不存在稳定的端到端连接,因此移动社交网络中的数据转发是一个重要问题.从节点的友好性角度出发,利用节点间的友好性,构造了节点间的团结构并利用团与节点、社区之间的亲密度,提出了一种基于团结构亲密度的数据转发算法(DFAIG).基本思想是,数据包携带节点只有在本社区AP或者相遇节点与以目的节点为中心的团结构的亲密度达到一定要求时,才转发数据包给相遇节点.仿真结果显示:与著名的Epidemic,Label和SGBR相比,提出的算法在降低网络开销上具有明显优势,且有效地提高数据包传递率.     

基于资源分配与偏好连接的局部路径链路预测算法

针对复杂网络中基于结构相似性的链路预测问题,在对比现有链路预测算法相似性指标的基础上,结合资源分配算法中节点资源共享概念和偏好连接算法中节点度与连边概率关系,同时综合局部路径,定义一个相似性指标LRPA,并据此提出一种新的链路预测算法。在经典复杂网络数据集和真实比特币OCT交易网络中进行预测,实验结果表明,该算法能准确预测连边结构以及比特币用户的交易模式。     

基于复杂网络节点重要性的链路预测算法

提升链路预测精度是复杂网络研究的基础问题之一,现有的基于节点相似的链路预测指标没有充分利用网络节点的重要性,即节点在网络中的影响力。针对以上问题提出基于节点重要性的链路预测算法。该算法在基于局部相似性链路预测算法的共同邻居（CN）、Adamic-Adar（AA）、Resource Allocation（RA）相似性指标的基础上,充分利用了节点度中心性、接近中心性及介数中心性的信息,提出考虑节点重要性的CN、AA、RA链路预测相似性指标。在4个真实数据集上进行仿真实验,以AUC值作为链路预测精度评价指标,实验结果表明,改进的算法在4个数据集上的链路预测精度均高于共同邻居等对比算法,能够对复杂网络结构产生更精确的分析预测。     

基于深度学习的机会网络链路预测

针对机会网络节点移动性、节点间间歇性连接等特点,提出基于深度学习的机会网络链路预测机制.基于时间序列理论和方法,综合考虑节点间边的权值、节点强度和局部路径与节点间链路关系,构建反映机会网络链路状态随时间动态变化的相似性指标W_Katz;利用信息熵确定受限玻尔兹曼机的隐含层神经元数量,构建用于特征提取的深度学习模型,采用自适应学习率缩短其收敛时间;采用高斯核函数、K折交叉验证构造基于最小二乘支持向量回归机的预测模型;采用命中率R_HIT和受试者工作特征曲线的Precision、Accuracy指标评价预测结果.通过INF 2005、MIT数据集上的对比实验结果表明,该方法可以获得更好的预测效果.     

基于模体的朴素贝叶斯链路预测方法

在具有模体特征的食物链网络、社交网络中,局部朴素贝叶斯（LNB）的链路预测方法通过准确区分每个共邻节点的贡献以提高链路预测的精确度,但忽略了每个共邻节点对所在路径的贡献不同以及网络模体结构对链接形成的作用。针对LNB链路预测方法存在的局限性问题,结合路径模体特征与朴素贝叶斯理论,提出基于模体的朴素贝叶斯链路预测方法。定义模体密度以量化路径结构上模体的聚集程度。考虑路径结构上模体密度对链接形成的影响,构建每条路径的角色贡献函数,以量化每条路径结构的模体特征对节点相似性的影响。在此基础上,根据朴素贝叶斯理论与角色贡献函数推导节点相似性指标。在Football、USAir、C.elegans、FWMW、FWEW和FWFW 6个真实网络上进行实验,结果表明,该方法能有效提高预测性能且具有较优的鲁棒性,其中在具有显著模体特征的FWMW、FWEW、FWFW网络上,相比现有相似性指标中较优的Katz指标,所提相似性指标的AUC值提升了2%~7%。     

基于共同邻居邻域拓扑稠密性加权的链路预测方法

链路预测旨在利用已知的网络节点和拓扑结构信息,预测网络中未连接的两个节点之间存在连边的可能性。基于网络拓扑相似性的链路预测方法计算复杂度低且预测效果好,但现有的相似性指标对共同邻居的邻域拓扑信息考虑较少。针对此问题,提出一种基于共同邻居邻域拓扑稠密性加权的链路预测方法。首先,基于邻域拓扑相对稠密指数量化节点的邻域拓扑结构;然后,利用共同邻居的节点度和邻域拓扑相对稠密指数刻画共同邻居及其邻域拓扑的相似性贡献;最后,提出基于共同邻居邻域拓扑稠密性加权的节点相似性指标。在多个实际网络数据上的实验结果表明,与现有相似性指标相比,该方法能够取得更高的预测精度。     

结合二层节点度和聚类系数的链路预测算法

研究复杂网络的链路预测算法对分析舆论传播方向、预测舆论演进趋势和控制舆论发展进程具有重要意义。针对现有的基于节点度的链路预测算法存在预测质量偏低的问题,提出了一种结合二层节点度和聚类系数的链路预测算法。算法全面考虑网络局部结构信息以及共同邻居节点之间的差异性,在相似性评价指标的选择上将节点度和聚类系数结合,深度挖掘节点相似性性质并将节点度扩展到二层。最后在三个真实数据集中分别进行仿真实验,结果表明提出的算法相比于Common Neighbors、Adamic-Adar和Resource Allocation等经典算法具有更好的性能。     

融合多元影响力节点识别指标MPR的链接预测

多元网络通常是指节点之间存在多种维度链接关系的图结构.多元网络链接预测算法在构建相似度指标时,多数仅考虑单一维度网络的拓扑结构属性,未挖掘不同维度子网络之间存在的关联,影响链接预测的效果.针对该问题,提出一种基于多元全局节点影响力识别指标MPR的多元网络链接预测算法.通过定义一个多维度节点影响力排序指标MPR,度量多元网络空间中影响力较大的节点,并把影响力排名函数转化为潜在节点对之间的相似度得分,从而应用到多元网络链接预测场景中.在2个真实多元网络数据集上的实验结果表明,该算法的预测效果优于PR、EDC、ANC等对比算法,且具有较好的稳定性.     

非对称信息在链接预测中的应用

针对基于节点相似性的链接关系预测中因未考虑非对称信息导致预测准确度降低的问题,提出一种新的增加非对称信息的节点相似性度量方法。首先,分析了基于共同邻居（CN）的相似性度量算法的缺陷在于仅考虑CN的数量而未考虑各自节点的所有邻居的数量;然后,将节点之间的相似性度量定义为共同节点与所有邻居节点的比值,融合节点间对称相似信息和非对称相似信息,对节点间的相似程度进行深入细致的刻画;最后,将该方法应用到复杂网络中进行链接关系的预测。在真实数据集上的实验结果表明,与目前多种基于共邻的相似性度量方法——CN、AA、资源分配（RA）相比,所提方法提升了节点相似性度量的准确性,并且可以提高复杂网络中链接关系预测的准确度。     

基于链接重要性和数据场的链接预测算法

针对现有基于节点相似性的链接预测方法忽略了网络拓扑本身链接强度的信息,带权的拓扑路径方法中权值较难确定等缺陷,提出一种基于链接重要性和数据场的链接预测算法。首先,将所有链接边赋予不同的链接权重;其次,考虑潜在链接节点间的相互影响,对部分没有链接的节点进行链接预估计;最后,利用数据场势函数计算两节点间的相似值。在典型的网络数据进行的实验结果表明,所提方法在分类指标和推荐指标中都有很好的表现：以AUC为评价指标时,比同复杂度的局部路径（LP）算法提高了3到6个百分点;以DCG为评价指标时比LP算法提高了1.5到2.5个DCG值。算法整体上提高了预测准确性,且由于参数确定简单,复杂度又不高,在实际中易于部署。     

面向节点演化波动的社会网络事件检测方法

社会网络特征千差万别,演化规律错综复杂.合理地分析网络演化规律,及时地检测网络事件具有重大意义.基于链路预测的社会网络事件检测方法利用有限的网络拓扑信息,能够有效地发现网络演化的异常波动,准确地检测网络事件.然而,现有方法大多受到链路预测的宏观评价指标的限制,忽略了不同节点演化波动的差异,用相同的相似性计算指标去描述所有节点的演化波动,不利于提升事件检测的表现.为了进一步提升事件检测的精确性和敏感性,提出一种面向节点演化波动的社会网络事件检测方法NodeED,由节点相似性计算指标判定算法SimJudge和网络微观演化波动检测算法MicroFluc组成.主要工作如下：（1）结合粒子群优化算法,提出SimJudge定量地比较不同的相似性计算指标对节点演化波动的描述程度,确定每个节点在不同时段的最佳相似性计算指标;（2）为了量化事件对网络演化的影响,提出了MicroFluc,充分考虑节点演化波动的差异,从节点演化波动的角度对不同时段的网络整体演化波动进行定量评估;（3）在真实社会网络VAST和ENRON中进行对比实验,其结果表明,NodeED在VAST中的事件敏感性提升了100%,在ENRON中的事件敏感性提升了50%,更有利于精确地检测社会网络中发生的事件.