基于CERNET的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論實證研究.pdf

1、在現(xiàn)實世界中，存在著許多巨大而復(fù)雜的系統(tǒng)，例如www網(wǎng)絡(luò)，Internet，電力網(wǎng)絡(luò)，交通網(wǎng)，新陳代謝網(wǎng)，演員合作網(wǎng)等，這些復(fù)雜系統(tǒng)都可以用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)來表示，系統(tǒng)中的個體由點來表示，個體之間的關(guān)系由邊來表示。通過繪制網(wǎng)絡(luò)圖，我們可以看到各種系統(tǒng)的復(fù)雜特性和很多相似之處，這些相似之處主要表現(xiàn)在一般的連接度呈冪律分布，較高的集聚系數(shù)以及較短的平均路徑。這些共性引起了科學(xué)工作者的極大興趣，并掀起了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究浪潮。
　　 本文首先介紹

2、了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究背景和意義以及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀，并將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)所涉及的基本概念做了較為詳細地解釋。然后針對中國教科網(wǎng)進行了實證研究，分析其形成與演化機制并進行模擬。本文的主要工作及創(chuàng)新點如下：
　　 1.設(shè)計并實現(xiàn)www數(shù)據(jù)收集工具?，F(xiàn)在多數(shù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集工具（網(wǎng)絡(luò)爬蟲，web spider）都是專用于某一特定需求，而符合www復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究需求的工具則極少，為此我們專門設(shè)計了一個www網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)探索與收集工具。該工具使用網(wǎng)絡(luò)圖

3、的遍歷算法搜索網(wǎng)絡(luò)中符合規(guī)則的節(jié)點與鏈接邊。經(jīng)過實踐驗證，采用多線程技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)爬蟲擁有較高的效率。
　　 2.計算并分析教科網(wǎng)數(shù)據(jù)。本文首先編寫了計算軟件，然后利用該軟件計算得出教科網(wǎng)數(shù)據(jù)的度分布，平均最短路徑，聚集系數(shù)和介數(shù)，并根據(jù)計算得出的數(shù)據(jù)對教科網(wǎng)數(shù)據(jù)度分布，平均最短路徑，聚集系數(shù)和介數(shù)的特征和形成演化機制進行了分析。分析結(jié)果表明教科網(wǎng)度分布擁有冪律特征，各種節(jié)點度的統(tǒng)計特征明顯，平均最短路徑和聚集系數(shù)顯示教科網(wǎng)擁有小世

4、界特征和高度聚集特征，是典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，而對介數(shù)的統(tǒng)計表明少數(shù)節(jié)點和邊上集中了極大的介數(shù)，揭示了教科網(wǎng)少數(shù)節(jié)點高度的重要性和樞紐性。
　　 3.對教科網(wǎng)數(shù)據(jù)進行建模與模擬。根掘教科網(wǎng)節(jié)點與邊的特征與形成演化機制，本文在BA無標度模型的基礎(chǔ)上拓展出有向網(wǎng)絡(luò)模擬方法，并使用該模擬方法根據(jù)教科網(wǎng)的拓撲特征建立了一個有向復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的演化模型，利用計算機進行了模擬，經(jīng)過對模型參數(shù)多次調(diào)整，模擬結(jié)果與實際數(shù)據(jù)比較接近，有較高的理論參考價值。<