演变图上的连接子图演变模式挖掘

探讨演变图(即随时间变化的图)的挖掘,重点研究在演变图中挖掘连接子图的演变模式集合.提出一种连接子图的相似度函数及其快速计算算法.基于该相似度函数,提出一种发现演变模式集合的多项式时间复杂度的动态规划算法.模拟数据集上的实验结果表明,该算法具有较低的误差率和较高的效率.真实数据集上的实验结果表明,挖掘结果在真实应用中具有实际意义.     

演变图上的连接子图演变模式挖掘

探讨演变图(即随时间变化的图)的挖掘,重点研究在演变图中挖掘连接子图的演变模式集合.提出一种连 接子图的相似度函数及其快速计算算法.基于该相似度函数,提出一种发现演变模式集合的多项式时间复杂度的动 态规划算法.模拟数据集上的实验结果表明,该算法具有较低的误差率和较高的效率.真实数据集上的实验结果表 明,挖掘结果在真实应用中具有实际意义.     

基于邻居向量的近似子图匹配

将近似子图匹配分成节点匹配和边匹配两个阶段。将数据图中所有节点的h-邻居节点表示成向量形式,采用一种启发式推理算法进行节点匹配得到节点对应关系,使用查询节点权重提高匹配相似度,使用节点过滤、索引技术和孤立候选节点提高运算效率;利用邻居向量索引得到匹配节点集合的扩展图,进行边匹配,得到匹配图。在真实数据上进行实验,实验结果表明,该算法效果较好,运算效率较高,可以应用于节点标签稀疏的情况和top-k近似匹配。     

基于双索引的子图查询算法

传统的子图查询算法大多只在图数据库上进行一次挖掘算法,即在图数据库上建立稳定的数据库索引后将不再对索引进行更新.随着查询兴趣的改变或数据库的频繁更新,原有的数据库索引将不再能提供有用的信息来减少查询过程中候选图的数量.为此,提出一种双索引的子图查询算法,同时在数据库和查询流上挖掘频繁子图并建立索引.子图查询和查询流索引的建立同步进行,即使查询兴趣改变,查询流索引也能自适应地更新索引信息来优化查询效率.针对数据库的频繁更新,查询流索引已提供实时的有效信息,数据库索引无需重新建立.实验结果表明,双索引的结合能有效提高查询子图的处理效率.     

一种加权稠密子图社区发现算法

目前,针对复杂网络的社区发现算法大多仅根据网络的拓扑结构来确定社区,然而现实复杂网络中的边可能带有表示连接紧密程度或者可信度意义的权重,这些先验信息对社区发现的准确性至关重要.针对该问题,提出了基于加权稠密子图的重叠聚类算法（overlap community detection on weighted networks,简称OCDW）.首先,综合考虑网络拓扑结构及真实网络中边权重的影响,给出了一种网络中边的权重定义方法;进而给出种子节点选取方式和权重更新策略;最终得到聚类结果.OCDW算法在无权网络和加权网络都适用.通过与一些经典的社区发现算法在9个真实网络数据集上进行分析比较,结果表明算法OCDW在F度量、准确度、分离度、标准互信息、调整兰德系数、模块性及运行时间等方面均表现出较好的性能.     

基于索引的子图查询技术研究进展

图作为表示实体间的数据结构，在社区发现、生物化学分析、社会安全分析等数据关联性要求较高的领域有着广泛的应用。对于大规模数据下进行实时的图查询问题，通过构建合适的索引可以有效降低查询响应时间，提高查询精确度。首先介绍基于索引的子图查询算法的基本结构；然后按索引的构建方式将主流算法分为基于枚举的方法和基于频繁模式挖掘的方法两大类，分别从索引特征、索引结构、应用数据集等方面进行介绍和分析；最后对基于索引的子图查询算法面临的主要问题进行总结和分析，阐述了最新的分布式系统下图查询技术，并对未来趋势进行展望。     

基于包含度的子图匹配方法

子图匹配是图论中最基本的操作.研究子图匹配的一个变种,即：在一个节点拥有若干元素的大图数据库中,找到与给定查询图结构同构并且对应节点元素的加权集合包含度大于给定值的所有子图,称作基于包含度的子图匹配（subgraph matching with inclusion degree,简称SMID）.该查询能够应用于多种场景,包括论文检索、社区发现、企业招聘等.为高效实现SMID,设计了同时包含节点元素和图结构信息的数据签名与查询签名,在离线处理阶段,利用数据签名为数据图建立动态签名树（DS-Tree）,以加快在线处理时图节点的匹配过程.为解决DS-Tree占用空间大的问题,设计了一种DS-Tree压缩方法,在对查询效率影响不大的情况下减小了索引空间.为进一步加快查询效率,还提出了支配子图查询算法.在真实数据和人工数据上的实验结果表明,所提出的方法在效率和扩展性方面优于现有其他方法.     

大规模标签图中的动态Top-K兴趣子图查询

针对传统算法由于时间或空间复杂度过高而难以实现规模大且动态变化情况下标签图的Top-K子图查询问题,提出一种适用于大规模标签图的动态Top-K兴趣子图查询方法DISQtop-K。该方法建立了包括节点拓扑结构特性（NTF）索引和边特性（EF）索引的图拓扑结构特性（GTSF）索引,利用该索引可有效剪枝过滤不满足限制条件的无效节点及边;基于GTSF索引提出了多因素候选集过滤策略,通过对查询图候选集进一步剪枝以获得较少的候选集;考虑到图的动态变化可能对匹配结果产生影响,提出了Top-K兴趣子图匹配验证方法——DISQtop-K,将匹配验证过程分为初始匹配和动态修正两个阶段,以尽可能保证查询结果的实时、准确。大量实验结果表明,相比RAM、RWM算法,DISQtop-K方法的索引创建时间较短且占用空间较少,能有效处理大规模标签图中的动态Top-K兴趣子图查询。     

层次序列索引的大规模动态标签图子图查询

标签图常用于智能交通网、生物信息网等新兴领域的建模。子图查询作为图数据分析的关键问题，引起了研究者的广泛关注。对现有子图查询算法的研究发现，随着图数据规模增大且频繁更新，传统子图查询算法普遍存在查询效率低，存储开销大，忽略顶点标签信息等问题。为此，提出了一种支持大规模动态标签图子图查询的层次序列索引（Dynamic Hierarchical Sequence，DHS），该索引提取数据图中带有顶点编号的层次拓扑序列关系以实现子图查询；针对图的动态变化，提出了更新点拓扑扩展式索引维护策略，仅从局部变化顶点及边开始进行增量式更新，大大降低了重建索引造成的巨大开销；提出了基于DHS索引的子图查询方法，仅需将查询图与数据图的层次序列进行匹配即可获得候选集，并在其上利用关系匹配策略获得最终查询结果。实验证明提出的方法在保证高效查询的同时降低了索引的创建及维护时间，提高了子图查询效率。     

基于LT+模型的社交网络影响力最大化研究

影响力最大化问题的目标是寻找社交网络中一组种子结点集合,在给定的传播模型下,使得这些结点最终传播的影响范围最大。Kempe和Kleinberg提出的贪心算法可以获得很好的影响范围,但是因复杂度太高而并不适用于大型社交网络。Chen和Yuan等人基于线性阈值(LT)模型提出了构造局部有向无环图的启发式算法,但是LT模型只考虑了邻居结点的直接影响力,忽略了结点之间存在的间接影响力。因此,在LT模型的基础上,结合网络中结点之间存在的间接影响力,提出了LT⁺影响力模型,并利用构造局部有向无环图的启发式算法求解LT⁺模型的影响力最大化,称为LT⁺DAG算法。真实数据集上的对比实验表明,LT⁺DAG算法具有更好的影响范围以及较好的可扩展性。     

基于网络嵌入的稀疏子图发现算法

针对稀疏子图发现问题中使用高维稀疏向量表示网络信息存在的时间和空间消耗大的问题，提出一种基于网络嵌入的稀疏子图发现（TGF）算法。该算法首先通过网络嵌入的方法将网络结构映射到低维空间中，得到节点的低维向量表示；然后定义向量空间中的稀疏子集发现问题，将稀疏子图发现问题转化为稀疏子集发现问题；迭代搜索局部密度最低的样本点并对其进行扩张，最终找到一个满足条件的最大稀疏子集。实验结果表明，在Synthetic_1000数据集上与TERA（Triangle and Edge Reduction Algorithm）和WK（Weight of K-hop）算法相比，TGF算法的搜索效率是TERA的1 353倍，是WK算法的4倍，并且在k-line、k-triangle和k-density指标上也取得了较优的结果。     

基于拓扑序列的DAG子图包含查询算法研究

图模型具有强大的表达能力,被广泛用于各种应用领域的数据建模.如何在大规模图数据库中进行高效子图包含查询是当前的研究难点之一.由于子图同构是一个NP完全问题,在现有的子图包含查询算法中,基于图特征的索引技术被广泛用来提高查询处理性能,但是这些索引结构的维护代价较高.针对有向无环图提出了一种基于拓扑序列的子图包含查询算法,...     

基于网络嵌入的稀疏子图发现算法

针对稀疏子图发现问题中使用高维稀疏向量表示网络信息存在的时间和空间消耗大的问题,提出一种基于网络嵌入的稀疏子图发现（TGF）算法。该算法首先通过网络嵌入的方法将网络结构映射到低维空间中,得到节点的低维向量表示;然后定义向量空间中的稀疏子集发现问题,将稀疏子图发现问题转化为稀疏子集发现问题;迭代搜索局部密度最低的样本点并对其进行扩张,最终找到一个满足条件的最大稀疏子集。实验结果表明,在Synthetic_1000数据集上与TERA（Triangle and Edge Reduction Algorithm）和WK（Weight of K-hop）算法相比,TGF算法的搜索效率是TERA的1 353倍,是WK算法的4倍,并且在k-line、k-triangle和k-density指标上也取得了较优的结果。     

基于影响力计算模型的股票网络社团划分方法

利用复杂系统的能量特性,引入影响力概念,研究动态复杂网络的社团划分方法,以有效地发现股票网络的社团结构.利用股票收盘价,通过引入影响力和结点中心性定义,构建以影响力为权值的股票网络,并提出一种基于影响力计算模型的股票网络中心结点层次聚类算法(based on the center node hierarchical clustering algorithm about the influence calculation model of stock network,BCNHC).BCNHC算法首先引入结点活跃性和影响力的定义,并给出网络中结点的影响力计算模型;然后,基于所引入的结点中心性的度量准则,选取结点中心性大的结点为中心结点,并利用结点间的亲密性和影响力模型确定相邻结点之间影响力关联度;进而,通过优先选择度值最小的结点向中心结点聚集,以降低因相邻结点所属社团不确定而导致的错误聚类;在此基础上,利用社团平均影响力关联度对相邻社团进行聚类,保证社团内所有结点的影响力关联度最大化,直至整个网络模块度最大.最后,在构建的股票网络上的实验比较和分析,验证BCNHC算法的可行性.     

结点可同名的连通无向图的子图研究

给出了求解结点可同名的连通无向图的所有边极大连通子图的算法,并将其应用于化学领域: 将许多具有某种共同属性的物质的分子结构图形分解成子分子结构,进一步地试图找出存在于大多数具有该属性的物质中的子分子结构,并讨论这样的子分子结构导致物质具有该共同属性的可能性.     

基于K-sup稠密子图的大规模复杂网络概要算法及可视化

现实社会存在大量复杂网络,随着大数据时代的来临,复杂网络数据规模不断扩大,难以进行算法分析和可视化展示.针对复杂网络小世界、无标度特性,提出基于K-sup稠密子图的复杂网络概要算法,利用三角形在网络中的同质性和传递性发现复杂网络中的稠密子图,结合模块度最大化,将子图中相似的节点归并为超点;运用分层结构存储概要图,并进行可视化显示.该算法能对大规模复杂网络进行有效压缩,保持原网络的性质.在5个真实数据集上进行对比实验,显示出该算法在压缩率、幂率性和平均聚类系数的保持等指标优于已有算法,同时在大规模数据下具有保持网络拓扑结构且支持概要图分层可视化的优点.     

基于Spark的大规模网络结构发现算法

当今社会处于大数据时代,现实中的网络数据越来越多,其结构复杂、规模庞大,有效分析其结构对了解、应用其提供的信息具有重要作用。基于混合模型的网络结构发现算法可挖掘网络中的多类型聚类结构,但不能有效处理大规模网络。基于Graph X图计算模型,提出基于Spark的大规模网络的结构发现算法LNSES,从存储空间和运行时间两方面提升算法效率。为减少网络结构发现算法存储大规模网络邻接矩阵内存耗费量,LNSES算法将边、节点及节点静态属性值进行分布式存储,边分区记录节点连边,可作为索引进行节点间参数传递。为提高网络结构发现算法效率,边分区和节点分区进行拉链操作产生索引结构;更新参数时,节点根据索引找到边分区上对应的边,并行实现节点参数更新。在真实和人工大规模网络数据集上的实验结果表明:LNSES在运行时间和网络结构识别准确度方面都要优于同类网络结构发现算法,可以对大规模网络中的结构进行挖掘分析。     

二部图凝聚子图快速查询算法以及在电子商务中的应用

随着互联网的飞速发展,亚马逊,阿里巴巴和eBay这样的的电子商务平台已经成为世界经济不可或缺的一环.在这些电子商务平台中,用户和商品之间的互动可以自然地抽象成二部图,其中每个点表示用户或商品,每条边表示用户购买或评价了物品.如果一些用户和商品之间发生了紧密的联系,那么他们就形成了一个电子社区.基于二部图中的凝聚子图模型(α,β)-core,引入了(α,β)组的概念来代表社区.设计了有效且快速的算法来计算大规模用户-商品二部图中包含给定查询点的(α,β)组,给出了查询算法并分析了算法的时间和空间复杂度.在6个真实数据集上的实验证实了采用(α,β)组这一模型的合理性以及提出的算法的高效性.     

时序图上动态子图查询优化算法

挖掘时序图中的特定模式,能够有效地发现有价值的信息,并进行预测与决策支持,因此动态子图的查询及索引优化成为时序图研究的一个热点。研究了聚焦在动态子图的快速查询,着重探讨了索引优化,给出了查询模型的定义及基本查询算法。针对查询算法进行索引优化,提出了两种不同的建立索引的方法,波形索引及二叉树索引。为了验证索引的适用条件,设计了相应的实验,并使用随机数据集对实验程序进行测试,从时间消耗和空间占用的角度对两种索引的运行效率进行了验证分析。波形索引的优势在于存储结构简单,适用于边长度较长边数量不多的情况。二叉树索引的查询速度快,适用于边长度较短边数目较多的情况。     

TPR+-tree：一种面向预言查询的有效时空索引

提出了一种面向预言查询的时空索引技术：TPR+-tree，给出了TPR+-tree的数据结构和关键算法，并引入了双极值子结点的概念，通过对双极值子结点进行检测和排除，减小了结点面积，改善了结点间的重叠。试验结果表明，TPR+-tree具有更高的查询性能，是一种有效的面向预言查询的时空索引。