社会网络分析和社团信息挖掘的三项探索——挖掘虚拟社团的结构、核心和通信行为

社会网络分析是数据挖掘的新热点。文中综述了社会网络分析研究动态,介绍了作者近期在社会网络挖掘方面的三项探索,包括:（a）虚拟社团的结构挖掘,讨论了初始社团生成、权重计算,社团树生成和社团结构挖掘算法。(b) 基于六度分割和最短路径社团核心成员挖掘,讨论了计算节点间的最短路径,根据六度分割定理的剪枝,基于SPLINE算法和中心度挖掘犯罪子团伙中的核心的技术。(c)基于用户属性的通信行为挖掘,讨论了用户个性和通信行为关系的量化描述,采用911事件解密数据来建立社会网络,用于模拟恐怖分子间邮件的收发。     

基于节点重要性和模块度优化的社团划分算法

与无权网络相比,加权网络能够反映节点间关系的强弱,赋予复杂网络更加明确的物理意义,因此加权网络的社团划分具有重要的现实意义。为了提高加权网络社团划分的准确度,设计了一种基于节点重要性和模块度优化的加权网络社团划分算法IMWCD。首先,将每个节点初始化为一个社团,并借鉴度中心性和PageRank的评价思想,综合节点自身信息及其邻居节点信息来计算节点重要性;然后,按节点重要性的升序遍历节点,以模块度增益最大为原则将目标节点移入相应社团中,直至各节点不需要再移动;再以各个社团为节点重新构建网络,新网络中边的权重为两个新节点对应社团的权重之和;重复以上过程,直至网络的模块度不再变化。在LFR人工基准网络数据集和High-energy theory、Astrophysics和Condensed matter等真实加权网络上的实验结果表明,IMWCD算法的社团划分质量比同类型的算法有所提升,并且具有线性时间复杂度,能适用于大规模加权网络的社团划分。     

一种基于中心极大团扩展的社区挖掘算法

社区挖掘是复杂网络分析中的一项重要工作,目前已提出多种社区挖掘算法,但多数算法是通过节点间的连接关系来发现内聚的社区结构。结合真实网络中的节点具有不同的行为和影响力,在充分考虑网络中节点的连接关系的基础上,提出一种基于中心极大团扩展的社区挖掘两阶段算法。第一阶段发现初始社区:首先找到网络中所有的内聚子团,然后找出k个分散、内聚且有影响力的中心极大团作为初始社区;第二阶段形成最终社区划分:对初始社区外节点,充分考虑不同邻居节点对其潜在的影响力,采用局部模块度扩展的方法将节点扩展到与其连接紧密的社区内。实验结果表明,该方法能够快速揭示出网络中的社区结构,相比FN算法,具有较高的准确度和模块度,相比GN算法,不需要预先知道社区个数。     

基于节点相似度的网络社团检测算法研究

社团结构是众多复杂网络的统计特性之一,挖掘网络中存在的社团结构日益受到人们的普遍关注。网络中的社团结构检测本质上类似于传统机器学习领域的聚类分析,其关键问题在于如何定义网络中节点间的相似度。首先提出了基于节点相似度的节点分裂算法SUN,相比传统的基于边界数(betweenness)的节点分裂算法GN, SGN在速度和精度上都有明显改善;接着,在利用各种节点相似度计算方法得到节点间的相似度之后,采用几种经典的聚类分析算法对网络进行社团划分,在模拟数据和真实数据上的实验表明:基于网络拓扑结构信息的signal和regular方法优于基于网络节点局部信息的Jaccard方法,而且对于复杂网络社团划分问题,如果选择好的网络节点相似度构造方法,已有的基于相似度矩阵的聚类分析算法都能快速有效地对网络社团进行划分。     

一种基于节点相似性的局部社团划分算法

提出一种基于节点相似性的社团挖掘算法,算法首先根据节点的相似度值找出最相似邻居节点,合并节点形成若干个社团,然后优化模块度函数进行社团的合并,当模块度值最大时算法终止。最后,通过Zachary网络和Dolphin网络进行实验仿真,验证了算法的可行性和精准性。     

基于复杂网络社团划分的文本聚类方法

文本聚类是文本挖掘的一种重要方法,提出了一种加权复杂网络社团划分的新算法,通过不断寻找复杂网络中的稠密集并对其进行适当操作,达到了划分加权复杂网络的目的.将该算法应用于文本聚类,将文本用向量空间模型表示,用余弦公式计算文本之间的相似度,根据邻居节点构造出加权复杂网络,用提出的算法对加权复杂网络进行社团划分.对Reute...     

基于自然最近邻居的社团检测算法

针对传统社团检测算法无法判断网络中特殊节点和SCAN算法对于参数依赖性太大的缺点,提出了一种基于自然最近邻居概念的社团检测算法CD3N.算法利用自然最近邻居无参的特性,首先以结构相似度为基准,计算出网络节点的自然最近邻居,并依此构造小值最近邻域图;然后取邻域图中邻居数最多的节点为核心节点,根据可达关系,构造关于核心节点的社团;重复选取核心节点并构造社团的过程,直到没有可归入社团的节点.将算法应用到空手道俱乐部网络和海豚网络中,并与SCAN算法进行对比.实验结果表明,CD3N算法有效解决了参数敏感性问题,能够很好地进行社团检测.     

一种基于加权复杂网络特征的K-means聚类算法

在分析了传统的基于划分的K-means聚类算法的优越性和存在不足的基础上,根据近两年复杂网络研究中部分新的理论成果,提出了复杂网络加权度、加权聚集度与加权聚集系数的定义,并将数据聚类转换为复杂网络上的节点聚类,提出基于加权复杂网络特征的K-means聚类算法(简称WCNFC算法)。实验结果表明,该算法根据节点加权复杂网络特征值,能够较好地找到聚类中心,有效地避免了对初始化选值敏感性的问题,从而使得聚类质量大大提高。     

基于社区的动态网络节点介数中心度更新算法

随着互联网技术的迅猛发展,社会网络呈现出爆炸增长的趋势,传统的静态网络分析方法越来越难以达到令人满意的效果,于是对网络进行动态分析就成为社会网数据管理领域的一个研究热点。节点介数中心度衡量的是一个节点对图中其他点对最短路径的控制能力,有利于挖掘社会网络中的重要节点。在图结构频繁变化的场合,若每次变化后都重新计算整个图中所有节点的介数中心度,则效率将会很低。针对动态网络中节点介数中心度计算困难的问题,本文提出一种基于社区的节点介数中心度更新算法。通过维护社区与社区、社区与节点的最短距离集合,快速过滤掉那些在网络动态更新中不受影响的点对,从而大大提高节点介数中心度的更新效率。真实数据集和合成数据集上的实验结果表明了论文所提算法的有效性。     

基于节点从属度的加权网络重叠社区划分算法

针对传统社区划分算法忽略现实世界网络特征导致社区划分准确率低的问题,提出了一种基于节点从属度的加权网络重叠社区划分算法。该算法提出加权网络模型,通过模型得到了能刻画出真实网络结构的加权网络;通过网络拓扑结构定义了核心社区,核心社区对社区划分的准确性有着重要作用。该算法计算节点与核心社区间的从属度,并与从属度阈值进行比较进行核心社区扩展,根据扩展模块度优化思想,通过不断地调整从属度阈值直到获得最优的社区结构,完成重叠社区划分。在人工网络数据集和真实世界网络数据集上与已有算法进行实验对比,实验结果验证了所提算法能够准确、有效地检测出重叠社区。     

基于多属性综合评价的食品安全标准引用网络重要节点发现方法

针对如何利用食品安全标准引用网络来从众多的食品安全国家标准中找到对食品安全检验、检测影响较大的关键标准，提出了一种基于多属性综合评价的食品安全标准引用网络重要节点发现方法。首先，利用社交网络分析中的度中心性、紧密度中心性、介数中心性以及Web页面重要度评价算法PageRank，分别对标准节点的重要性进行评价；然后，使用层次分析法（AHP）计算各个评价指标在重要性评价中的权重，通过基于逼近理想解排序法（TOPSIS）的多属性决策方法综合评价标准节点的重要性并寻找到重要节点；其次，将基于综合评价得到的重要节点与基于度的评价得到的重要节点分别从各自的引用网络中删除，并检验重要节点删除后引用网络的连通性，连通性越差，说明节点越重要；最后，使用Louvain社区发现算法检验网络的连通性，即对网络节点进行社区发现，没有被划入社区的节点越多，说明网络的连通性越差。实验结果表明，相较于基于度的评价方法，基于多属性的综合评价方法发现的重要节点被删除后不能划入社区的节点更多，证明后者能更好地发现引用网络中的重要节点。可见所提方法有助于标准制定者在修改、更新标准时，快速把握核心内容与关键节点，对食品安全国家标准的体系构建起到指导作用。     

基于K means聚类算法的复杂网络社团发现新方法*

提出了一种基于Kmeans 聚类算法的复杂网络社团结构划分方法。算法基于Fortunato等人提出的边的信息中心度,定义了节点的关联度,并通过节点关联度矩阵来进行聚类中心的选择和节点聚类,从而将复杂网络划分成k个社团,然后通过模块度来确定网络理想的社团结构。该算法有效地避免了Kmeans 聚类算法对初始化选值敏感性的问题。通过Zachary Karate Club和College Football Network两个经典模型验证了该算法的可行性。     

虚拟学习社区中意见领袖识别模型研究

虚拟学习社区是传统教育突破空间资源限制形成的便捷性学习环境,其中意见领袖是构成社区信息通路的重要角色,对其他用户有强大的影响力。为了准确识别社区中的意见领袖,构建出虚拟学习社区网络,分析各用户的中心性和社会网络角色特征,选取入度、出度、介数、特征向量中心性、用户活跃度、用户帖子转发量、用户帖子评论量等七个特征值作为筛选条件,结合基于K-means的用户聚类算法,提出基于K-means算法的意见领袖识别模型。最后,将该识别模型应用于某虚拟社区,根据各个聚类子类的特征向量,提取理论意义上的意见领袖集合。实验证明,获取意见领袖集合具有很高的准确性,识别出的意见领袖均处于中心者或桥梁位置,占据着社会网络的优势位置,在虚拟社区中承担着核心或中介等特殊作用。     

开源软件社区知识协作网络核心开发者识别

开源软件社区中开发者是流动的,有效识别出核心开发者并对其采取保护措施能够更好地促进社区集体智慧涌现.以开源软件项目AngularJS为例,通过获取开发者在GitHub上的提交记录,抽取开发者协作关系构建知识协作网络,运用社会网络分析的方法,在原有度中心性和介数中心性指标的基础上,将开发者节点的社团结构考虑进来提出新的评价指标.采用TOPSIS多属性决策方法进行核心开发者识别.仿真模拟核心开发者的流失,探究识别效果.研究发现:考虑社团结构的指标和以往指标识别出的核心开发者具有较大的相似性,和真实名单对比均具有一定的准确性,但在重要性排序上考虑社团结构的指标体系识别效果更显著.     

面向属性网络的可重叠多向谱社区检测算法

谱社区检测算法多基于结构对网络进行划分,往往受限于划分数量且难以控制重叠程度。设计了面向属性网络的谱社区检测算法,可将属性网络划分为任意数量的可重叠社区并有效发现离群点。具体地,首先,从结构和属性两方面综合考虑,基于加权模块度设计了最大化到节点向量化的分区映射方法;其次,给出簇中心向量的初始选择策略,并将其融合在面向属性网络的重叠度和离群度制约中,实现重叠社区的发现;再次,设计节点分配策略,计算节点与簇中心向量的内积,将节点分配给具有最高内积的社区;最后,结合节点隶属情况,高效地在属性网络中检测出结构紧密、可重叠和具有离群点的社区。此外,将本文算法应用于现实世界的多个网络,验证了本文算法的有效性和效率。     

邮件社区划分和小世界网络

讨论了邮件社区的划分和邮件社区的性质,提出一种基于社区中心动态调整的邮件社区划分算法ACCD.算法采用基于邮箱通信行为特征的余弦相似度评估邮箱之间的相似性,并通过社区中心动态调整的方法进行邮件社区的划分.在实际数据集上的实验表明,在较长一段时间内,一个较大的局域网内部的邮件网络呈现显著的小世界网络特征,同时也表明了邮件社区划分算法的合理性.     

基于K-means聚类算法的复杂网络社团发现新方法

提出了一种基于K-means聚类算法的复杂网络社团结构划分方法。算法基于Fortunato等人提出的边的信息中心度,定义了节点的关联度,并通过节点关联度矩阵来进行聚类中心的选择和节点聚类,从而将复杂网络划分成k个社团,然后通过模块度来确定网络理想的社团结构。该算法有效地避免了K-means聚类算法对初始化选值敏感性的问题。通过Zachary Karate Club和College Football Network两个经典模型验证了该算法的可行性。     

基于复杂网络的港口物流领域研究热点实证分析

为获取国内港口物流领域研究热点,对中国期刊CNKI全文数据库中收录的2913篇样本文献的关键词信息进行实证分析。利用复杂网络理论,构建一个包含50个节点、982条边（关键词共现）的无向加权网络。使用社会网络分析工具Pajek进行度、路径、聚类系数等统计指标的计算,验证该网络所具有小世界、无标度特性。基于网络的点度中心性和介数中心性,离析出研究热点,研究热点相互联系紧密,但关注度差异性大。     

.基于社区网络内容的个性化推荐算法研究

针对用户在社区网络中面对海量的信息和资源,如何快速便捷地获得自己感兴趣的内容问题,提出一种基于社区网络内容的个性化推荐算法。在得到相同兴趣用户聚类的基础上,该算法首先通过用户访问日志信息挖掘相似内容推荐项,然后根据用户兴趣挖掘新的内容推荐项。实验结果表明,该算法不仅提高了内容推荐精度,而且还扩展了内容覆盖面。