[发明专利]一种复杂网络通用仿真系统

说明书

本发明公开了一种复杂网络通用仿真系统，该系统的整体架构主要分为三层：第一层为基础层，主要包括网络CNet类和节点CNode类；第二层为功能层，包含了复杂网络仿真分析所需具备的所有基础功能；第三层为应用层，即用户能直接进行操作的各应用模块。第一层网络CNet类和节点CNode类分别封装了网络和节点的属性、方法；第三层的各应用模块包含文件操作模块、网络生成模块、参数计算模块、K‑Shell分解模块、社团划分模块及传播模型模块，分别由第二层各项基础功能组合实现。

技术领域

本发明涉及一种复杂网络通用仿真系统，属于计算机软件技术领域。

背景技术

大部分复杂系统都可以抽象成复杂网络来研究，复杂网络是我们研究复杂系统的一个重要工具。九十年代末，无标度网络与小世界网络的发现加速了人们对复杂网络的研究，与此同时，也掀起了一股对网络研究的热潮，其研究范围涉及包括物理学、医药学、社会学与生物学、工程学等各个学科领域。

目前复杂网络已然成为国际上一个备受瞩目的研究领域，国外已出现了一些针对复杂网络的分析软件，如Network、Pajek、Matlab等，国内的研究人员对复杂网络的研究也是热情高涨。然而，目前大多数研究者只能利用国外的研究平台或软件进行复杂网络的建模与仿真，而通过对国外各研究平台及软件的综合对比分析，发现研究者在应用国外的研究平台或软件时，有以下几点不足：

1)由于Network软件用Python语言编写，导致其使用门槛较高，对于专业的复杂网络研究者来讲并不实用，国内应用此软件的研究者也较少；

2)Pajek是一款比较成熟的复杂网络仿真软件，但由于其界面晦涩难懂，且只能生成较少类型的几种网络，所以不便于对大规模网络进行研究；

3)虽然国内的复杂网络研究人员一般使用Matlab作为分析工具，但事实上Matlab并不是专门用来研究复杂网络的平台，它不能提供针对性的方法来进行网络结构的生成或拓扑性质的统计分析，导致研究人员需要自己构建模型，并编写代码进行分析、仿真。

以上情况，在一定程度上阻碍了复杂网络的发展和实际运用，而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于针对目前缺少一种专门的、公认的复杂网络仿真系统的不足，提出了一种复杂网络通用仿真系统，该系统应用于复杂网络仿真分析，为复杂网络研究人员提供了一个界面简洁、操作方便、图形功能强大且专业性较强的复杂网络分析工具，并且帮助研究人员更直观、更便捷地进行各项复杂网络研究。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种复杂网络通用仿真系统，该系统针对复杂网络进行仿真分析，整体系统的架构主要分为三层：第一层为基础层，主要包括网络CNet类和节点CNode类；第二层为功能层，包含了复杂网络仿真分析所需具备的各项基础功能；第三层为应用层，即用户能直接进行操作的各应用模块。

第一层网络CNet类和节点CNode类分别封装了网络和节点的属性、方法，其作用是实现系统基础功能的构建。网络CNet类作为节点CNode类的父类，由若干个网络节点CNode类组成，除完成存储复杂网络的一系列属性值，如：节点数、连边数之外，同时完成网络级别的操作，如：网络生成、网络结构图绘制、网络参数计算等。CNode类存储节点的相关属性值：编号、坐标、连边列表和连边权重，同时完成节点级别的操作，如：绘制节点、节点参数计算等。第二层的各功能模块的实现需要调用第一层CNet类的属性和相关方法，而在实现CNet类的方法时必须调用下层CNode类的属性及相关方法。