基于模块度优化的标签传播社区发现算法

标签传播算法（LPA）是一种快速高效的社区发现算法,算法无需社区数量等先验信息,但存在大量随机性,稳定性较差. 为了提高标签传播算法的稳定性,提出了一种改进的标签传播算法（LPAMP）. 该算法分为两个阶段,第一阶段以模块度贪婪为依据,进行节点粗聚类;第二阶段在粗聚类的基础上,进行节点标签传播. 实验结果表明,所提算法降低了标签传播算法的随机性,增强了稳定性,并且提高了准确率.     

基于标签传播的社区发现算法研究与应用

在大规模数据量分析研究中,复杂网络的社区发现已成为国内外众多学者的研究热点.深入研究社区发现算法有助于揭示网络不同层次结构及功能,挖掘出具有现实意义的社区结构.本文综述了较为经典的社区发现算法以及有关于社区质量评价的方法,阐述了基于标签传播的社区发现算法优劣性以及国内外研究人员的思路与改进.     

基于密度峰值的标签传播社区发现算法

针对标签传播算法中节点启动顺序和更新标签的随机性造成的结果不稳定问题,提出一种新标签传播算法用于复杂网络社区检测（density peaks and node similarity,DPNS-LPA）,包括社区中心的确定和外围节点的标签传播。首先利用大度节点不利指标、Jaccard指标和度为1节点的结构特性刻画节点局部相似性指标,并用此指标度量节点间距离和解决最大标签相同时的随机选择;然后引入改进的密度峰值聚类算法寻找社区中心,确定社区数量;最后基于社区中心和外围节点的标签传播,得到最终的社区划分结果。通过人工网络和真实网络上的实验,结果表明标准化互信息、模块度和d-score指标值优于对比算法,所提出的算法可以有效发现复杂网络中的社区结构,且鲁棒性更高。     

一种基于标签传播的两阶段社区发现算法

针对标签传播社区发现算法在节点更新顺序及标签传播过程中存在较大随机性而导致划分结果稳定性差的问题,提出一种基于标签传播的两阶段社区发现算法(a two-stage community detection algorithm based on label propagation, LPA-TS),通过参与系数确定节点更新顺序,并在标签传播过程中依据节点间相似性更新节点标签,得到初始社区划分.将社区看作节点,社区间连边数作为边权重,得到社区关系网络.按照参与系数由低到高的顺序合并社区关系网络中的节点,得到最终社区划分结果.算法LPA-TS减少了传统LPA方法在节点更新和标签传播过程的随机性;在第2阶段,将不符合弱社区定义的初始社区与连边最多的相邻社区合并,再按照社区参与系数由低到高的顺序合并初始社区提升社区发现质量.通过与一些经典算法在8个真实网络及不同参数下LFR benchmark人工网络数据集上的实验比较表明LPA-TS算法表现了良好的稳定性,在NMI、ARI、模块性等方面表现良好.     

复杂网络社区发现中标签传播算法的研究与应用

社区结构是复杂网络的一种重要特性,决定了所在网络具备的功能,从复杂网络中发现存在的社区结构,组织形成更大网络社网已成为当前研究热点。为更加准确地发现社区结构,在众多社区发现算法中,标签传播算法以简单高效和易实现的优点得到广泛应用。笔者研究了复杂网络社区发现中标签传播算法的应用。     

基于网络社区发现的标签传播聚类算法

高维数据的聚类特性通常难以直接观测.将其构建为复杂网络,节点间的拓扑结构可以反映样本之间的关系.对网络中的节点进行社区发现,可实现对数据更直观的聚类.提出一种基于网络社区发现的低随机性标签传播聚类算法.首先,用半径和最近邻方法将数据集构建为稀疏的全连通网络.之后,根据节点相似度进行节点标签预处理,使得相似的节点具有相同的标签.用节点的影响力值改进标签传播过程,降低标签选择的随机性.最后,基于内聚度进行社区的优化合并,提高社区的质量.在真实数据集和人工数据集上的实验结果表明,该算法对各种类型的数据都具有较好的适应性.     

基于多标签传播的重叠社区发现优化算法

标签传播算法是一种被广泛应用的社区发现算法,该算法为网络中的每个节点分配一个初始标签,然后通过传播标签来发现复杂网络中的潜在社区,具有时间复杂度低的特点。当前基于标签传播的重叠社区发现算法存在忽略节点重要性差异、需要人为设置参数等不足。针对该类算法在重叠社区发现方面的缺陷,提出一种基于多标签传播的重叠社区发现优化算法。该算法使用K-核分解方法找出若干个社区核心节点,以这些节点为种子节点,逐层向外传播标签;在进行标签选择的时候以邻居节点标签的种类来决定重叠节点的标签个数。实验表明,该算法明显改善了社区发现的性能,提高了划分结果的稳定性和准确性。     

基于势函数的标签传播社区发现算法

针对标签传播算法(LPA)存在大量随机性、算法稳定性差的问题,提出了基于数据场势函数的标签传播算法(LPAP)。该算法计算所有节点的势值,搜索势值极值点。初始化时仅赋予势值极值点以标签,迭代过程中根据邻接节点中相同标签节点势值之和更新标签,所有节点标签不再改变时迭代结束。实验结果表明：该算法得到的社区划分方式平均是LPA的4.0%,是平衡传播算法(BPA)的12.9%;信息变化参数平均是LPA的45.1%,是BPA的73.3%。具有更好的稳定性,适用于大型网络的社区发现。     

基于势函数的标签传播社区发现算法

针对标签传播算法(LPA)存在大量随机性、算法稳定性差的问题,提出了基于数据场势函数的标签传播算法(LPAP)。该算法计算所有节点的势值,搜索势值极值点。初始化时仅赋予势值极值点以标签,迭代过程中根据邻接节点中相同标签节点势值之和更新标签,所有节点标签不再改变时迭代结束。实验结果表明:该算法得到的社区划分方式平均是LPA的4.0%,是平衡传播算法(BPA)的12.9%;信息变化参数平均是LPA的45.1%,是BPA的73.3%。具有更好的稳定性,适用于大型网络的社区发现。     

基于LeaderRank的标签传播社区发现算法

针对标签传播算法(LPA)结果的不稳定性,提出一种改进的基于标签传播的社区发现算法。该算法引入LeaderRank的概念来量化网络节点的影响力和重要性;然后按照节点重要程度从高到低选择若干核心节点;最后按照顺序分别以每个核心节点为中心向外逐层进行标签更新,直到不再出现标签变化为止,从而解决了原始算法对节点随机排序造成的结果不稳定性。以LFR基准网络和真实网络为实验数据,与几个现有标签传播算法进行比较,社区划分结果的标准化互信息(NMI)和模块度(Modularity)均高于对比算法。理论分析和实验结果表明所提算法不仅有效地增强了社区发现结果的稳定性,同时提高了准确率。     

稳定的标签传播社团划分算法研究

快速稳定地发现复杂网络中的社团是近年来社团划分研究的热点。标签传播算法(LPA)具有接近线性的时间复杂度,能快速发现复杂网络中的社团结构,但是该算法在标签传播过程中存在不确定性和随机性,降低了划分结果的准确性和稳定性。为了解决这一问题,设计了一种稳定的标签传播社团划分算法(S-LPA)。该算法利用改进的K-Shell算法来计算节点全局影响力,并结合能反映节点局部影响力的度值以及邻居节点信息,计算节点综合影响力;在标签传播过程中,根据标签影响力更新标签;当网络中所有节点的标签不再变化或者迭代次数达到最大值时,拥有相同标签的节点划分到同一社团中。在真实网络和人工合成网络上的实验结果表明,S-LPA算法不仅具有线性时间复杂度,而且提高了社团划分的质量和稳定性。     

LinkLPA: A Link‐Based Label Propagation Algorithm for Overlapping Community Detection in Networks

Community detection is an important methodology for understanding the intrinsic structure and function of complex networks. Because overlapping community is one of the characteristics of real‐world networks and should be considered for community detection, in this article, we propose an algorithm, called link‐based label propagation algorithm (LinkLPA), to detect overlapping communities. Because the link partition is conceptually natural for the problem of overlapping community detection, LinkLPA first transforms node partition problem into link partition problem and employs a new label propagation algorithm with preference on links instead of nodes to detect communities due to the simplicity and efficiency of label propagation algorithm. Then the proposed LinkLPA performs a postprocessing to refine the detected overlapping communities by avoiding over‐overlapping and incorrect partition of weak ties. Experimental results on a large number of real‐world and synthetic networks show that the proposed method achieves high accuracy on detecting overlapping communities in networks.     

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QoEv、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N MI上表现良好,能够有效应用于实际问题.     

基于标签传递的异常检测算法研究

异常检测旨在检测出观测数据中的非正常值,被广泛应用于反信用卡欺诈、网络入侵检测、医疗分析以及气象预报等领域。在异常检测中,正常数据通常具有异常数据所不具备的某种内蕴结构。因此,如何有效地利用正常数据与异常数据在数据结构上的差异性将有助于提高异常检测性能。为此,本文提出了一种新颖的基于标签传递的异常检测算法。该算法通过图模型刻画正常数据所具有的内蕴结构,并通过多重标签传递来构建未标记正例样本与待测试样本的标签置信度的差异。最后,基于正例样本的标签置信度的统计特性分析,实现对测试样本的异常性判决。在人工合成及真实数据集上的实验验证了本文算法的有效性。     

基于核心图的标签传播算法

网络中的社团发现是当前的一个研究热点.在众多社团发现算法中,标签传播算法因简单快速而被广泛应用,但标签传播算法也存在结果稳定性较差的问题.基于此对标签传播算法的初始化过程进行改进,提出了基于核心图的标签传播算法.通过计算图中任意两点的k阶公共邻居,将具有最大相似性的节点及k阶邻居作为初始核心社团,并为其分配初始标签.通过上述过程,提取一些较为紧密的子结构来作为标签传播的初始社团,并给这些结构分配初始社团标签.在真实网络中的实验结果表明,该算法可以大幅提高结果的稳定性.     

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。