智能算法在復雜網(wǎng)絡中的應用.pdf

1、隨著計算機科學和工程技術(shù)的迅速發(fā)展，大量過程復雜、數(shù)據(jù)量龐大的問題擺在研究人員面前，因此對高效的優(yōu)化和挖掘技術(shù)的需求日益強烈。智能算法主要用以解決復雜的優(yōu)化與挖掘問題，算法中僅涉及基本數(shù)學操作，計算相對簡單。更重要的是智能算法大都具有潛在的并行性和分布式特點，適合處理“數(shù)據(jù)量龐大、規(guī)律隱含、變量維數(shù)高、非線性”的問題。近年來發(fā)展迅速的遺傳算法、螞蟻算法等智能優(yōu)化算法都是基于生物信息系統(tǒng)的智能仿生算法，在本質(zhì)上屬于隨機搜索算法，特點是在沒

2、有集中控制并且不提供全局模型的前提下，為尋找復雜的分布式問題的解決方案提供了基礎。
　　優(yōu)化與挖掘中的大量問題都是以各種網(wǎng)絡的形式表現(xiàn)出來的，借助復雜網(wǎng)絡的理論可以更準確地定義問題，提煉出網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)可以使問題更為直觀化。作為本文關(guān)注的對象，人際關(guān)系結(jié)構(gòu)和交通網(wǎng)絡都是復雜網(wǎng)絡研究中的典型對象。它們的共同之處是，網(wǎng)絡規(guī)模和研究范圍不斷擴大，節(jié)點眾多且各節(jié)點的權(quán)重、聚類系數(shù)也各有不同，傳統(tǒng)的研究方式已經(jīng)很難實現(xiàn)，應用智能算法尋找更科

3、學、便捷的方法是解決問題的有效途徑。
　　本文將智能算法與復雜網(wǎng)絡相結(jié)合，分別應用于人際關(guān)系的挖掘與公交網(wǎng)絡的優(yōu)化問題之中。首先，介紹智能算法與復雜網(wǎng)絡的基礎知識和特點。然后對遺傳算法的思想、方法進行分析，指出了使用遺傳算法解決朋友關(guān)系問題的可行性。作為例證給出了一個10人群體的朋友數(shù)分布情況，期望得到典型的朋友關(guān)系分布圖。模型建立過程中使用復雜網(wǎng)絡基本概念定義問題，引入隨機圖過濾掉大量的無用信息，將產(chǎn)生的匹配度較高的信息通過遺傳

4、算法保留下來再次進行過濾，直到得出希望的挖掘結(jié)果。接下來學習了擅長解決系統(tǒng)尋優(yōu)問題的螞蟻算法，并應用其解決公交網(wǎng)絡布局問題。從城市公交線網(wǎng)的特征、站點設計以及約束條件出發(fā)，對最佳出行線路問題做出了討論，期望達到的目標是使乘客出行能盡量做到路徑短、耗時少。尋優(yōu)按照螞蟻算法常規(guī)步驟進行并設計了針對該問題的信息素更新、狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則，總結(jié)出基于換乘次數(shù)最少的最優(yōu)路徑尋找方案。實驗結(jié)果均說明求解結(jié)果在實際應用中是有效的，從而驗證了模型的正確性和求