一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法.pdf

1、20世紀(jì)計(jì)算機(jī)的誕生，推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，開啟了人類社會(huì)的網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代，無(wú)形中被復(fù)雜繁多的數(shù)據(jù)包圍。數(shù)不勝數(shù)的“網(wǎng)絡(luò)”以有形和無(wú)形的方式融入到生活中，從有形的電信網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)、航空網(wǎng)絡(luò)、新聞網(wǎng)絡(luò)等到無(wú)形的社交網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)、軍事網(wǎng)絡(luò)等。這些種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)量巨大、具有一定的動(dòng)態(tài)性，且內(nèi)在結(jié)構(gòu)中有一定的自組織和自形似性等特征的網(wǎng)絡(luò)被統(tǒng)稱為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。社區(qū)結(jié)構(gòu)是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)具有的一個(gè)重要特征，是了解一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要途徑，如何有效地

2、檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的社區(qū)結(jié)構(gòu)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文從多目標(biāo)優(yōu)化的角度解決網(wǎng)絡(luò)社區(qū)結(jié)構(gòu)檢測(cè)問題。針對(duì)當(dāng)前多目標(biāo)優(yōu)化社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法中存在的計(jì)算復(fù)雜度高、解多樣性不足及局部搜索缺乏等問題。本文以改進(jìn)后的進(jìn)化算法為優(yōu)化框架，同時(shí)改善了基因編碼方式、遺傳操作、優(yōu)化指標(biāo)和局部搜索等。本文算法分為兩個(gè)階段:首先，確定優(yōu)化指標(biāo)MRA、RC和選擇遺傳操作，改進(jìn)了MOEA/D框架中一些策略，優(yōu)化MRA和RC得到Pareto最優(yōu)解集合，對(duì)應(yīng)多目標(biāo)的折衷

3、和社區(qū)結(jié)構(gòu);其次，在模型選擇階段采用模塊度和NMI方法，得到最佳社區(qū)劃分。
　　在第一個(gè)階段中改進(jìn)了基于鄰接點(diǎn)的基因編碼方式，使每個(gè)基因位置都有一個(gè)包含兩個(gè)屬性的標(biāo)簽，分別為節(jié)點(diǎn)所在的社區(qū)LNC和節(jié)點(diǎn)的適應(yīng)度LND，伴隨解碼過程對(duì)其賦值，自動(dòng)獲得網(wǎng)絡(luò)劃分的社區(qū)數(shù)量。本文中采用基于節(jié)點(diǎn)適應(yīng)度的兩點(diǎn)交叉和基因變異遺傳操作，設(shè)置節(jié)點(diǎn)適應(yīng)度閾值h。在遺傳操作過程中，只有節(jié)點(diǎn)適應(yīng)度小于閾值h的基因位置才進(jìn)行遺傳操作，否則不進(jìn)行。這樣可以降低

4、遺傳操作的隨機(jī)性和破壞性，減少種群中的無(wú)效個(gè)體，使進(jìn)化趨向有利的方向。在IMOEA/D框中引入了基于變異的局部搜索算法和遺傳操作的選擇策略，增強(qiáng)了局部尋優(yōu)能力及增加了個(gè)體進(jìn)行有效遺傳操作的概率，從而提高了解的多樣性。
　　根據(jù)在LFR benchmark與Karate Club、College Football、Bottlenose Dolphins、Kreb'sBooks網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集上的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文提出的改進(jìn)方法具有良好的社區(qū)