[发明专利]一种基于复杂网络理论的最短路径搜索方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于复杂网络理论的最短路径搜索方法及系统，其中，一种基于复杂网络理论的最短路径搜索方法包括，利用处理模块对复杂网络进行预处理，简化复杂网络；通过网络划分模块对简化后的复杂网络进行区域划分，并求解区域的局部中心点；路径求解模块根据局部中心点建立中继节点表，计算区域的局部中心点到各个中继节点的距离，并结合距离复杂度获得最短路径；本发明能够适应包含大量节点的复杂网络，抗干扰能力强，能够准确搜索复杂网络的最短路径。

技术领域

本发明涉及网络节点路径搜索的技术领域，尤其涉及一种基于复杂网络理论的最短路径搜索方法及系统。

背景技术

复杂网络是对现实世界中真实网络的高度抽象，将现实世界中的各种个体抽象为网络中的节点，将各种个体之间的关系抽象为网络的中的边，从而获得了一种对现实世界中所存在的网络的分析方法。通过对复杂网络的分析和研究，揭示出其固有的特性和相互关系，增强了人们对现实世界中网络的认知水平，获得了更高的改造现实世界网络的能力。

由于复杂网络中的节点数量规模巨大、网络变化频繁，传统的最短路径算法会耗费大量时间，时效性很差，同时还会浪费大量的缓存空间，在网络发生变化时无法准确的获得准确的最短路径。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，利用处理模块对复杂网络进行预处理，简化所述复杂网络；通过网络划分模块对简化后的复杂网络进行区域划分，并求解区域的局部中心点；路径求解模块根据所述局部中心点建立中继节点表，计算区域的局部中心点到各个中继节点的距离，并结合距离复杂度获得最短路径。

作为本发明所述的基于复杂网络理论的最短路径搜索方法的一种优选方案，其中：预处理包括，删除复杂网络中度为1的叶子节点；增加n条连边，并判断连边是否连接两个相邻区域，若是，则将该连边对应的两个节点设为中继节点，否则，则删除这两个节点；

作为本发明所述的基于复杂网络理论的最短路径搜索方法的一种优选方案，其中：包括，计算简化后的复杂网络的局部中心点集合；根据所述局部中心点集合遍历简化后的复杂网络，计算每个节点到中心点的距离，根据距离将简化后的复杂网络划分为m个区域。

作为本发明所述的基于复杂网络理论的最短路径搜索方法的一种优选方案，其中：包括，计算简化后的复杂网络中各节点的度和聚集系数；根据各节点的度和聚集系数计算节点的局部中心度量值，并据此设定选择比例，获得所述局部中心点集合。

作为本发明所述的基于复杂网络理论的最短路径搜索方法的一种优选方案，其中：求解区域的局部中心点包括，定义节点邻居度为1的节点为局部中心点，根据下式计算节点邻居度E(i)：

其中，s(i)为节点i的局部中心点集合，s(j)为节点j的局部中心点集合，D(a)为节点a的相邻节点数量。

作为本发明所述的基于复杂网络理论的最短路径搜索方法的一种优选方案，其中：包括，

d(A，B)＝d(A，C)+d(C，B)

其中，d(A，B)为区域的局部中心点A到中继节点B的距离，C为区域中心点。

作为本发明所述的基于复杂网络理论的最短路径搜索方法的一种优选方案，其中：包括，定义每个区域的局部中心点和中继节点间的平均节点个数为r，则距离复杂度为：O(2r/d+log N)；距离复杂度最小的路径即为最短路径；其中，N为复杂网络中的节点数量。