專利名稱：一種基于多屬性決策的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要度綜合評價方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的重要性評價方法，具體為一種基于多屬性決策的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要度綜合評價方法。
背景技術(shù)：
尋找網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點是網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的重要研究內(nèi)容之一。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上的非同質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，決定了網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的重要程度有很大的不同。尤其對各種各樣具體的網(wǎng)絡(luò)比如科研合作網(wǎng)絡(luò)、疾病傳播網(wǎng)絡(luò)、航空網(wǎng)絡(luò)、電力網(wǎng)絡(luò)等，對這些復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的重要性進行評估，發(fā)掘網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點，具有重要的實用價值。例如在大規(guī)模計算機網(wǎng)絡(luò)中，可以根據(jù)服務(wù)器節(jié)點的重要程度進行有針對性的備份和冗余建設(shè)，在節(jié)省資源的同時又能保證網(wǎng)絡(luò)的魯棒性；在罪犯關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中，重要度排序有利 于區(qū)分首要分子、骨干分子和追隨分子，迅速定位犯罪團伙的頭目；在傳染病、病毒網(wǎng)絡(luò)中，可以通過發(fā)現(xiàn)感染者并有針對性地治療和隔離病源，從而有效防止病毒的傳播和擴散；在謠言傳播的網(wǎng)絡(luò)中，也可快速定位重要的傳播節(jié)點，有效阻斷謠言的傳播等。總之，如何挖掘出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的重要性節(jié)點，更有針對性地分析其性質(zhì)，從而為制定正確有效的策略和預(yù)防措施是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的基本問題之一。在各種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，用定量分析的方法尋找網(wǎng)絡(luò)中最重要的節(jié)點(邊)，或者分析節(jié)點相對于其它一個或多個節(jié)點的重要程度已經(jīng)取得了許多進展。目前一般從社會網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)科學(xué)兩種角度分析節(jié)點的重要程度。社會網(wǎng)絡(luò)分析方法的核心思想是“重要性等價于顯著性”，對網(wǎng)絡(luò)中重要節(jié)點的發(fā)掘以不破壞網(wǎng)絡(luò)的整體性為基礎(chǔ)。一般可以通過節(jié)點的中心性指標(biāo)來衡量，常用的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中心性指標(biāo)有度中心性、介數(shù)中心性、接近中心性、特征向量中心性等，這些指標(biāo)從不同的角度刻畫了單個節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度。系統(tǒng)科學(xué)分析方法的核心思想是“重要性等價于該節(jié)點(集)被刪除后對網(wǎng)絡(luò)的破壞性”，通過刪除某節(jié)點(集)后，借助網(wǎng)絡(luò)連通性等指標(biāo)的變化來確定其重要程度，一般采用的方法有節(jié)點刪除法、節(jié)點收縮法等。無論是社會網(wǎng)絡(luò)角度的基于節(jié)點顯著性等價于重要性，還是系統(tǒng)科學(xué)角度的破壞性等價于重要性，對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要性的度量方法都是基于節(jié)點之間的差異性，從某一角度探討網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的重要性問題。比如基于度的重要性評估方法強調(diào)節(jié)點與鄰接節(jié)點連邊的數(shù)量，可以在一定程度上顯示節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度，但具有度相同的節(jié)點，在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度未必相同；介數(shù)刻畫了節(jié)點或邊對網(wǎng)絡(luò)中信息或流的控制能力，但一般按照最短路徑計算，并不符合現(xiàn)實規(guī)律；特征向量中心性則充分考慮與目標(biāo)節(jié)點建立連接節(jié)點的重要性，并通過鄰接節(jié)點的重要性來確定目標(biāo)節(jié)點的地位；子圖中心性反映了節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)局部結(jié)構(gòu)的貢獻大小。上述的每種方法都有自身的優(yōu)點和缺點，均是針對具體問題提出來的，分別從不同的方面刻畫了節(jié)點在特定網(wǎng)絡(luò)中的重要性。但現(xiàn)實世界的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)千變?nèi)f化，很難從一個指標(biāo)來說明某個節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度，網(wǎng)絡(luò)中一個節(jié)點的重要性不僅和其單個的度量指標(biāo)有關(guān)，而且和網(wǎng)絡(luò)的整體性質(zhì)相關(guān)，需要從不同的角度，利用節(jié)點的多個指標(biāo)來進行綜合評價。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了克服現(xiàn)有節(jié)點重要性評價方法的不足，本發(fā)明提出了一種基于多屬性決策的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要度綜合評價方法，利用網(wǎng)絡(luò)中單個節(jié)點的度中心性、介數(shù)中心性、接近中心性、結(jié)構(gòu)洞等多個指標(biāo)作為該節(jié)點重要性評價的多個屬性進行綜合計算，從而確定節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度。技術(shù)方案本發(fā)明首先將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點看作一個方案，以度中心性、接近中心性、介數(shù)中心性、結(jié)構(gòu)洞等多個重要性評價指標(biāo)作為該方案評價的指標(biāo)屬性，從而將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點重要性的評價轉(zhuǎn)化為多屬性決策問題，決策的準(zhǔn)則是評價各個方案在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的重要程度。本發(fā)明的技術(shù)方案為所述一種基于多屬性決策的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要度綜合評價方法，其特征在于包括以下步驟步驟I :確定復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)N個節(jié)點中每個節(jié)點的決策方案，形成決策方案集合為A=(A1, ···, Ai, ···, AN},其中Ai表示第i個節(jié)點對應(yīng)的決策方案；確定評價每個節(jié)點重要度的指標(biāo)屬性集合為S = (S1, . . .，SJ ;構(gòu)建決策矩陣X
權(quán)利要求
1.一種基于多屬性決策的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要度綜合評價方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I :確定復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)N個節(jié)點中每個節(jié)點的決策方案，形成決策方案集合為 A = (A1,…，Ai,…，AN}，其中Ai表示第i個節(jié)點對應(yīng)的決策方案；確定評價每個節(jié)點重要度的指標(biāo)屬性集合為S = {S1; . . .，SJ ;構(gòu)建決策矩陣X
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于多屬性決策的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要度綜合評價方法，其特征在于評價每個節(jié)點重要度的指標(biāo)屬性為度中心性、介數(shù)中心性、接近中心性以及結(jié)構(gòu)洞；其中度中心性、接近中心性、介數(shù)中心性為效益型指標(biāo)，結(jié)構(gòu)洞為成本型指標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于多屬性決策的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要度綜合評價方法，利用網(wǎng)絡(luò)中單個節(jié)點的度中心性、介數(shù)中心性、接近中心性、結(jié)構(gòu)洞等多個指標(biāo)作為該節(jié)點重要性評價的多個屬性進行綜合計算，從而確定節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度。由于采用了基于多屬性決策的節(jié)點重要性綜合評價方法，得到了準(zhǔn)確的節(jié)點重要性排序，克服了現(xiàn)有發(fā)明中利用單一指標(biāo)評價復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點重要性的不足。利用本發(fā)明對“風(fēng)箏網(wǎng)絡(luò)”、“ARPA網(wǎng)絡(luò)”、“科研合作網(wǎng)絡(luò)”的計算結(jié)果表明，本發(fā)明不僅可以針對不同類型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行其重要性的綜合計算，而且可以選擇多個不同的節(jié)點重要性評價指標(biāo)進行綜合評價，具有很好的擴展性。
文檔編號G06F19/00GK102880799SQ20121035613
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者于會, 劉尊, 李勇軍, 陳華勝, 瞿幼苗, 李偉華 申請人:西北工業(yè)大學(xué)