复杂网络演化与软件平台研究

摘要

复杂网络是一个新兴的跨学科研究领域，它描述了自然及社会中的一系列系统。在过去的几年中，复杂网络的研究得到了迅速的发展，已经遍及各个学科领域，例如物理学，社会科学、生物学等等。
　　 本文的工作可以分为三部分：第一部分介绍了复杂网络的发展历程及其在社会生活中重要意义，总结了复杂网络的基础理论知识。第二部分介绍了几种无标度网络模型，通过仿真，给出了每种网络模型的度分布并且分析了各种网络模型中各个参数对网络演化的影响；在分析了这些无标度网络模型的基础上，联系现实世界中的网络，提出了一个改进的网络模型，该模型与以往的模型相比有以下三点改进：第一，网络内部在每个时间步有一个随机数目的连线被删除；第二，新加入的结点在选择旧结点进行择优连接时，不仅考虑了结点的度，还考虑了结点的权值，也称竞争力；第三，两节点只有在他们之间的直线距离小于某个给定值的时候才产生连线。通过仿真给出改进网络模型的度分布，可以看到改进的网络模型同样具有无标度网络的特性。本文的另一个研究工作放在第三部分，在这一部分里，以面向对象程序设计的思想在Visual C++编译环境下设计并实现了“复杂网络演化软件平台”，它既可以根据不同的输入参数生成不同的网络模型的拓扑结构，也可以分析给定网络的特性，例如度分布、鲁棒性和脆弱性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 复杂网络的研究背景

1.2 复杂网络的研究内容

1.3 复杂网络的发展历程

1.3.1 七桥问题

1.3.2 随机图理论

1.3.3 小世界实验

1.3.4 复杂网络研究的新篇章

1.4 复杂网络的研究意义及应用

1.5 本文研究内容

第二章 复杂网络的基础理论

2.1 复杂网络的基本定义

2.1.1 平均路径长度

2.1.2 聚类系数

2.1.3 度与度分布

2.2 复杂网络的特性

2.2.1 小世界特性(small-world effect)

2.2.2 无标度特性(scale-free property)

2.3 复杂网络的基本模型

2.3.1 规则网络

2.3.2 随机网络

2.3.3 小世界网络

2.3.4 无标度网络

2.4 本章小结

第三章 无标度网络模型的扩展研究

3.1 BA无标度网络模型

3.2 局域世界演化网络模型

3.3 考虑连接成本网络模型

3.4 组合演化网络模型

3.5 优胜劣汰网络模型

3.6 改进无标度网络模型

3.6.1 含权网络的意义

3.6.2 改进无标度网络的构造算法

3.6.3 改进无标度网络的仿真数据分析

3.6.4 改进无标度网络的研究意义

3.7 本章小结

第四章 复杂网络演化软件平台

4.1 面向对象的有关概念

4.2 复杂网络演化软件平台的设计

4.2.1 软件系统的建模

4.2.2 软件系统实现的功能

4.3 复杂网络演化软件平台运行效果

4.3.1 规则网络子菜单

4.3.2 随机网络子菜单

4.3.3 小世界网络子菜单

4.3.4 无标度网络子菜单

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

致谢

参考文献

研究成果