改进朴素贝叶斯模型的复杂网络关系预测

复杂网络包括生物性信息网络、科学家合作网络、社交关系网络等,研究复杂网络的关系预测问题有助于预测蛋白质相互关系,发现科学家合作关系,以及挖掘潜在好友关系等。目前,绝大多数关系预测算法由复杂网络的相似度模型实现,但该类型算法基于显式的网络拓扑特征构建,忽视了影响关系生成的隐含信息。针对这一问题,在朴素贝叶斯链接预测模型(LNB)基础上提出了一种加强(Enhanced)朴素贝叶斯链接预测模型(ELNB),该模型通过定义共邻节点关系概率对共邻节点构成的局部子图特征进行建模,有效缓解了LNB中的独立性假设,实现了共邻节点关系贡献的量化计算。在人工数据集和真实复杂网络数据集上的实验表明,本文提出的模型优于基准算法和其他新近提出的模型。同时,把ELNB的思想有效地拓展到其他基于共邻节点的相似度算法中,为该类模型的研究提供一种新的方案。     

融合朴素贝叶斯方法的复杂网络链路预测

近来复杂网络成为了众多学者的研究热点。但真实网络中的连边信息并不完整,不利于网络的分析研究,链路预测可以挖掘网络中的缺失连边,为网络重构提供基本依据。本文认为网络中链接的产生不仅受外部因素——共同邻居的影响,还受其自身因素的影响。其中,共同邻居的影响可以通过文献中的局部朴素贝叶斯（LNB）模型量化,节点的影响则根据其自身的度量化。本文将两者综合考虑,提出了融合朴素贝叶斯（SNB）模型,然后用共同邻居（CN）、Adamic-Adar（AA）和资源分配（RA）指标进行推广。在美国航空网（USAir）上的实验结果表明,该方法的预测准确度比LNB和基准方法均有所提高,从而证明了该方法的有效性。     

基于树状朴素贝叶斯模型的社会网络关系预测

在社会网络关系预测研究领域,把基于拓扑结构信息的共邻节点属性作为相似性度量的预测模型应用比较广泛,但是该类算法具有较强的假设独立性,不能完全反映社会网络的“链接”结构。引入树状朴素贝叶斯(TAN)分类模型,采用信息熵度量节点对的角色,赋予共邻节点集合差异化的贡献权重进行社会关系预测,同时把模型推广到CN,AA和RA 等3种基于相似度的链接预测算法中。对5个真实社会网络采用AUC和ROC曲线进行实验评价后证明,该模型能够在深入挖掘共邻节点对贡献及解决共邻节点角色独立性的基础上提高预测精确度,同时为该类模型的研究提供一种新的方案。     

一种集成局部加权聚类系数的链接预测算法

加权复杂网络中的权重主要表示节点与节点之间的相互作用强度。由于权重的存在,传统的基于局部结构的无权链接预测方法并不适用于加权网络。因此一部分工作尝试把传统的基于局部邻接节点结构的算法迁移到加权网络场景,但是该类算法只是利用了一级共邻节点的拓扑属性,无法反映共邻节点的邻居对潜在节点对的贡献以及共邻节点互联密集程度对预测结果的影响。该文从局部结构的密集层面来分析共邻节点对潜在节点对的影响,提出了一种集成加权聚类系数的相似度指标（WCCLP）,该指标能够有效地扩大局部共邻节点结构对预测性能的影响,同时也能轻易拓展到加权局部朴素贝叶斯链接预测模型（WLNB）中。采用无监督学习的实验表明,和现有的相似度算法相比,WCCLP在多个真实数据集取得了更好的预测效果,同时在有监督学习的链接预测场景中,由WCCLP构建的特征比现有的局部相似度算法构成的特征更具判别性,同时拓展到WLNB的实验效果证明加权聚类系数的定义能够有效推广到其他模型当中。     

相似性特征对链路预测的影响与增强

链路预测的主要任务是设计一个能够更加准确地描述给定网络机制的预测算法,从而得到更准确的预测结果。在分析现有研究成果基础上发现,网络的相似性特征对采用的链路预测方法有较大的影响：在节点间标签相似性较低的网络中,提高标签的相似性可以提高预测的准确性;而在节点间标签相似性较高的网络中,则应更加关注结构信息对于链路预测的贡献来提高预测的准确性。随后,通过对标签进行加权处理,提出带权值的标签相似性算法,在低相似性网络中能够提高链路预测的准确性。同时,在较高相似性网络中,将网络的结构信息引入到节点的相似性计算中,并通过偏好链接机制来提升链路预测的准确性。在四个真实网络上的实验结果表明,所提算法相对于标签系统间的余弦相似性（CSTS）算法、偏好链接（PA）等算法取得了最高的准确率。根据网络相似性特征,采用所提出的对应算法进行链路预测能够得到更准确的预测结果。     

结合共同邻居贡献度的节点相似性链路预测算法

链路预测是复杂网络的一个重要研究方向,基于节点相似性的链路预测方法是最为常用的一种方法。目前大部分使用节点链接紧密度的节点相似性链路预测方法,未考虑每个共同邻居节点的差异性,即不同的节点对连边的贡献度是不同的。本文提出一种结合共同邻居节点之间的节点贡献度和链接紧密度的链路预测算法。该算法首先计算共同邻居节点之间的链接信息作为节点的链接紧密度,再定义耦合度聚簇系数表示共同邻居节点贡献度,最终将二者结合。在实际数据集上的实验结果表明,该算法比4种经典的链路预测算法（CN,AA,RA和Jaccard）和基于节点链接密度的算法CNBIDE具有更好的预测精度。     

基于三元闭包的节点相似性链路预测算法

链路预测作为复杂网络分析的基本方法被应用到很多领域,完全基于拓扑结构信息的复杂网络链路预测仍然是一个具有挑战性的问题。三元闭包作为网络中最小局部结构,具有结构平衡和稳定的特征。提出了一种基于三元闭包的节点相似性链路预测算法,通过计算出每个节点在网络中所占三元闭包的权重,并将该权重用于节点相似性指标中,提出了3个相似性指标TWCN、TWAA、TWRA和具有调节参数的3个相似性指标TWCN*、TWAA*、TWRA*。在10个不同的网络数据集上的实验结果表明,所提算法能够提高链路预测的精度。不仅如此,通过分析实验结果,发现在社交网络中拥有较多三元闭包的节点具有局部稳定性,不倾向于建立更多的新链接;相反,拥有较少三元闭包的节点具有局部不稳定性,倾向于建立更多的新链接。这种现象也符合社会学中有关弱关系产生链接的现象。     

融合模体图神经网络和自编码器的链路预测

链路预测是网络数据挖掘的一项基本任务,已有很多相关的研究成果。由于图神经网络研究的深入发展,使得相关的模型可以更加有效学习网络的重要特征,在链路预测等任务中取得了很好的预测效果。然而,不同于深度学习中CNN模型,已有的图神经网络模型中仅聚合了节点的一阶邻居信息,未充分考虑邻居节点之间的拓扑结构特性。在此基础上,提出了基于模体的图神经网络链路预测模型。该模型采用自编码器结构,在编码过程中,通过模体构建节点的邻接矩阵,进而得到节点的模体邻域,依照每一类模体的邻域聚合邻居信息,通过非线性变换得到节点的表示,最后拼接每一类模体下节点的表示。然而由于不同的模体结构在网络中重要度有所不同,利用注意力网络给出表达不同模体的注意力权重,连接注意力网络给出节点的向量表示。在解码过程中,通过计算节点间的相似性重构网络。在几个引文合作者网络上的实验结果表明,该方法在两个指标上优于大多数基准算法,有效地提高了网络链路预测的准确度。     

一种改进的加权网络链接预测方法

目前,复杂网络的链接挖掘问题已得到了广泛研究,而加权网络的相关研究还较少且结果不甚理想。鉴于此,提出一种新的针对加权网络的链接预测方法,对以往方法中的加权相似性度量进行改造。新方法主要基于这一假定:链接xz为强关系而链接zy为弱关系时,链路〈x,z,y〉对节点x和 y之间形成链接的贡献最低。因此,新方法中链接xz为强关系而链接zy为弱关系时,链路〈x,z,y〉对节点x和节点y之间的相似性得分S(x,y)的贡献度的削弱程度最大。在带权网络数据集USAir和NetScience上的比较实验表明,新方法在AUC指标上具有一定的优势。     

基于相似性链路预测的大众生产演化特征

结合大众生产虚拟社区的静态结构与动态演化机理,提出择优机制与间接推荐是大众生产虚拟社区的显著演化特征。针对Wiki票选管理员的行为网络进行分析,结果显示虚拟社区贡献者的选择行为具有较强异质性特征。采用基于局部信息相似性的链路预测方法对网络潜在链接特征进行分析,得出择优指标值在各项指标中得分最高的结果。运用基于路径相似性的链路预测方法,证明相比其他路径与随机游走指标,Katz指标有更好的预测结果,说明间接推荐是虚拟社区演化过程的重要特征。     

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。     

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。     

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。     

基于节点亲密度的链路预测算法

链路预测作为复杂网络分析的一个重要分支,在不同领域中有着广泛的应用。现有的链路预测算法通常根据共同邻居节点的结构信息来度量节点对之间的相似性,忽略了节点对与其共同邻居节点之间的连接紧密程度。针对此问题,提出了一种基于节点亲密度的链路预测算法。该算法利用边聚集系数来测量节点对与其共同邻居节点之间的紧密程度,以AUC值作为链路预测的精确度评价指标。在4个真实网络上的实验结果表明,相比于其他相似性算法,所提出的算法提高了链路预测的预测精度。     

基于网络表示学习与随机游走的链路预测算法

现有的基于随机游走链路预测指标在无权网络上的转移过程存在较强随机性,没有考虑在网络结构上不同邻居节点间的相似性对转移概率的作用。针对此问题,提出一种基于网络表示学习与随机游走的链路预测算法。首先,通过基于深度学习的网络表示学习算法——DeepWalk学习网络节点的潜在结构特征,将网络中的各节点表征到低维向量空间;然后,在重启随机游走（RWR）和局部随机游走（LRW）算法的随机游走过程中融合各邻居节点在向量空间上的相似性,重新定义出邻居节点间的转移概率;最后,在5个真实数据集上进行大量实验验证。实验结果表明：相比8种具有代表性的基于网络结构的链路预测基准算法,所提算法链路预测结果的AUC值均有提升,最高达3.34%。     

基于节点相似性的链接预测

链接预测是图数据挖掘中的一个重要问题。它是通过已知的网络结构等信息预测和估计尚未链接的两个节点存在链接的可能性。目前大部分基于节点相似性的链接预测算法只考虑共同部居节点的个体特征,针对目前预测。算法对共同部居节点间相互关系的考虑不足,提出了一种新算法:节点引力指数算法。该算法在保持低时间复杂度的同时,提高了预测的准确率。通过多个现实网络实验证实了算法的预测效果。     

基于节点交互度的社会网络链路预测

链路预测是通过已知的网络拓扑和节点属性挖掘未来时刻节点潜在关系的重要手段, 是预测缺失链路和识别虚假链路的有效方法, 在研究社会网络结构演化中具有现实意义. 传统的链路预测方法基于节点信息或路径信息相似性进行预测, 然而, 前者考虑指标单一导致预测精度受限, 后者由于计算复杂度过高不适合在规模较大网络中应用. 通过对网络拓扑结构的分析, 本文提出一种基于节点交互度(interacting degree of nodes, IDN)的社会网络链路预测方法. 该方法首先根据网络中节点间的路径特征, 引入了节点效率的概念, 从而提高对于没有公共邻居节点之间链路预测的准确性; 为了进一步挖掘节点间共同邻居的相关属性, 借助分析节点间共同邻居的拓扑结构, 该方法还创新性地整合了路径特征和局部信息, 提出了社会网络节点交互度的定义, 准确刻画出节点间的相似度, 从而增强网络链路的预测能力; 最后, 本文借助6个真实网络数据集对IDN方法进行验证, 实验结果表明, 相比于目前的主流算法, 本文提出的方法在AUC和Precision两个评价指标上均表现出更优的预测性能, 预测结果平均分别提升22%和54%. 因此节点交互度的提出在链路预测方面具有很高的可行性和有效性.