[发明专利]基于两阶段策略的非重叠与重叠网络社区检测方法

摘要

本发明公开了基于两阶段策略的非重叠与重叠网络社区检测方法，克服了现有技术中无法多分辨分析重叠网络社区结构的问题。其实现步骤为：(1)载入网络数据；(2)初始化网络社区种群；(3)划分网络社区种群；(4)组建网络社区团队；(5)检测候选网络社区划分；(6)更新网络社区种群；(7)检测局部网络社区；(8)更新网络社区种群；(9)判断是否终止迭代；(10)输出非重叠网络社区划分；(11)检测重叠网络社区节点；(12)输出重叠网络社区划分结果。本发明引入模块密度函数及隶属度函数，使得本发明能多分辨分析网络结构，并检测不同重叠程度的重叠网络社区。

主权项

1.基于两阶段策略的非重叠与重叠网络社区检测方法，其具体实现步骤如下：(1)载入网络数据：构造网络的邻接矩阵A(N*N)，N为网络中节点的数目，若网络社区节点i与网络社区节点j有连接时，邻接矩阵中的元素a_ij=1；若网络社区节点i与网络社区节点j无连接，则a_ij=0；(2)初始化网络社区种群：采用直接编码方式，随机生成N个不超过网络社区节点数目的整数数值，将这些整数数值分别标记给每条染色体上的S个基因位；重复以上操作，直至得到W条染色体，每条染色体代表一种网络社区划分，将W条染色体组成网络社区种群θ；(3)划分网络社区种群：3a)通过适应度函数，计算网络社区种群θ中每个网络社区划分的适应度值；3b)将网络社区种群θ中所有网络社区划分的适应度值由高到低进行排序，将排序中前40%的适应度值对应的网络社区划分划分为精英网络社区种群，剩余部分划分为普通网络社区种群；(4)组建网络社区团队：将精英网络社区种群中的每个网络社区划分设定为基础网络社区划分，分别将每个基础网络社区划分与普通网络社区种群中的网络社区划分组建成网络社区团队，每个网络社区团队中网络社区划分的数目如下：其中，G表示每个网络社区团队中网络社区划分的数目，表示向上取整数个网络社区划分操作，W表示精英网络社区种群与普通网络社区种群的总规模，M表示网络社区团队的数目；(5)检测候选网络社区划分：5a)对每个网络社区团队在(0,1)区间内随机生成一个随机概率p，当随机概率p大于0.5时，在精英网络社区种群中随机选择一个网络社区划分B，执行步骤5b)；当随机概率p小于0.5时，在普通网络社区种群中随机选择一个网络社区划分C，执行步骤5c)；5b)通过对当前网络社区团队的基础网络社区划分E和网络社区划分B进行协作操作，检测得到候选的网络社区划分δ；5c)通过对当前网络社区团队的基础网络社区划分E和网络社区划分C进行引导操作，检测得到候选的网络社区划分φ；(6)更新网络社区种群：将检测得到的网络社区划分δ或网络社区划分φ与原网络社区种群θ进行融合，得到过渡网络社区种群，将过渡网络社区种群中所有网络社区划分按适应度值排序，排序中前450个适应度值所对应的网络社区划分组成网络社区种群α；(7)检测局部网络社区：7a)选择网络社区种群α中适应度值最大的网络社区划分进行局部检测操作；7b)采用模拟退火法，对网络社区种群α中适应度值最大的网络社区划分进行局部检测，检测得到一个最优网络社区划分；(8)更新网络社区种群：用最优网络社区划分替代网络社区种群α中适应度值最大的网络社区划分；(9)判断是否终止迭代：判断迭代次数是否达到40次，若达到，则执行步骤(10)；否则，执行步骤(3)；(10)输出非重叠网络社区划分：将迭代终止时更新的网络社区种群中适应度值最大的网络社区划分，作为检测到的非重叠网络社区划分结果；(11)检测重叠网络社区节点：11a)在非重叠网络社区中的边界网络社区节点中，通过隶属度函数，检测重叠网络社区节点，隶属度函数如下：其中，表示网络社区节点i对网络社区C的隶属度，i表示边界网络社区节点，表示调节网络社区重叠程度的参数，其中，表示边界网络社区节点i相对网络社区C的内度，表示边界网络社区节点i相对网络社区C的外度，kⁱ表示边界网络社区节点i的内度与外度之和；11b)对边界网络社区节点i，当且时，其中，网络社区C和网络社区K表示网络社区节点i的相邻网络社区，则将边界网络社区节点i设定为重叠网络社区节点；(12)输出重叠网络社区划分结果。