基于边聚类系数的谱聚类社区划分方法研究

针对图谱划分方法在划分社区结构不是很明显的网络时,不能得到好的划分效果,该文提出了基于边聚类系数的谱聚类社区划分方法.由于社区内部节点之间的连接比各个社区间节点的连接稠密,边聚类系数的大小反映了节点的聚集程度,因而通过网络中的边所构三角形的数量定义了聚类系数矩阵,矩阵中的元素即处于网络中的边实际构成三角形的数量.在增益函数最大化的过程中,使用了矩阵的特征值和特征向量,以此来进行社区划分.通过在真实网络数据中进行实验,结果表明该算法可行.     

基于样本对加权共协关系矩阵的聚类集成算法

聚类集成的目标是通过集成多个聚类结果来提高聚类算法的稳定性、鲁棒性以及精度.近些年,聚类集成受到了越来越多的关注.现有的集成聚类通常平等地对待所有基聚类,而不考虑它们的重要度.虽然学者们已经在这一方面做出了一些努力,例如使用加权策略来改进共协关系矩阵,但无论是给基聚类加权还是对类重要度评价时都忽略了样本对于其所在类贡献的差异.为此,提出了基于样本对加权共协关系矩阵的聚类集成算法,该算法利用k-means算法产生多个基聚类结果,然后对于其中的每个类再利用k-means算法产生多个小类,并计算去掉样本对所在的小类后类的不确定性变化的程度来评价该样本对的重要度,最后通过层次聚类算法得到聚类结果 .在六个UCI数据集上的实验结果表明,基于样本对加权共协关系矩阵的聚类集成算法的性能优于三种经典的基于共协关系矩阵的聚类集成算法.     

一种基于网络嵌入的社区发现方法

社区发现是社会网络分析的重要任务,有助于理解中观尺度的网络结构.现有的诸多社区发现方法仅考虑网络的拓扑信息,忽略了网络中每个节点所包含的属性信息.为此,本研究首先基于社会网络的拓扑结构信息与节点属性信息分别构建初始特征矩阵;然后基于网络嵌入模型,融合初始特征矩阵的主成分信息,构建共识嵌入矩阵;最后,给出社会网络中"领袖节点"的泛化定义形式,并提出一种改进的图聚类算法(LIK-means)挖掘社会网络中潜在的社区结构.实验表明,LIKmeans较其他经典算法有较好的可扩展性,同时在真实社会网络中的社区识别精度更高.     

一种基于节点稳定性的社区发现算法

许多成功的社区发现算法已经被广泛应用于复杂网络社区发现任务中.随着数据复杂性的增加,网络中节点间的关系也呈现多样化的特点,因此提出一种基于信息熵的节点稳定性度量方法,衡量网络中节点在社区划分中的稳定性;并在此基础上提出一种基于节点稳定性的社区发现算法(Node Stability-based Algorithm,NSA).首先得到网络的t种社区划分,计算各节点的标签熵,选择熵小于一定阈值的节点作为网络的稳定节点集S;然后,利用所得到的稳定节点集S从原网络中抽取一个包含S的连通子图Gs,使Gs中节点的不稳定性尽可能低;在连通子图Gs上进行社区发现,得到初始聚类结果,再计算其他未聚类节点与初始类簇的距离,确定其社区归属,得到最终聚类结果 .在四个带标签真实网络数据集和八个不带标签的真实网络数据集上,与LPA,Infomap,Walktrap,BGLL,LPA-S等经典算法的比较实验表明,所提出的NSA算法能够较好地进行社区发现,在NMI和模块度等方面表现良好.     

基于共邻节点相似度的加权网络社区发现方法

为实现加权网络的准确划分,发现真实的社区结构,提出一种基于模块度和共邻节点相似性的层次聚类社区划分方法IEM.首先,定义两节点间基于共邻节点的相似度.之后,基于该度量快速聚合当前节点和与其关联紧密度最强的邻居节点以形成初始社区,并进行社区扩展.最后,以最大化网络模块度为目标进行社区合并以优化划分结果.算法通过形成初始社区、扩展社区、合并社区三步,实现了加权网络合理有效的社区划分.以加权模块度作为社区划分质量的评价标准,在多个数据集上的实验结果表明,IEM算法优于加权CN、加权AA、加权RA.同时,与CRMA算法相比,IEM算法对加权网络社区划分的有效性和正确性更高.     

复杂网络社团划分的新算法

提出了一种快速寻找复杂网路中社团结构的新算法.首先通过寻找网络中度最大的节点和其邻居节点,构造出其相应的邻居矩阵和稠密集.然后重复这一过程,最后得到了网络的社团结构.由于算法仅仅涉及局部信息,因此计算量较小.实验结果表明,算法可行且可用于研究文本聚类、图像聚类和视频聚类等数据挖掘领域中的其他问题.     

一种基于EVS相似度的邮件社区聚类方法

聚类方法的核心是如何度量事物间的邻近性。介绍了邮件特征的向量表示形式、构建了邮件特征矩阵,并使用变形后的极值分布函数模型拟合了邮件间通信特征信息;在此基础上提出了一个新的邻近性度量方法(ex-treme value distribution similarity,EVS),用以指导邮件社区划分;使用微聚类-宏聚类邮件社区划分算法验证了该方法的有效性。实验表明,在测试数据集上,相比余弦、PCC等经典的邻近性度量方法,以EVS作为划分依据的邮件社区划分算法能够更加有效地发现高质量的邮件社区。     

基于DCBM的马尔可夫谱聚类社区发现算法

谱聚类划分算法是经典社区发现算法之一,由于目前构造的相似图承载的社区结构信息较少,导致聚类效果与理想效果具有较大差距,因此,提出了基于DCBM的马尔可夫谱聚类社区发现算法MSCD.首先,基于DCBM模型提出了以节点间连接概率为元素的概率矩阵,并建立了概率矩阵与相似矩阵之间的映射关系;其次,利用马尔可夫链重构了谱聚类的相似图;最后,使用重构的相似图对网络进行社区划分.在人工合成网络和真实网络上与SC,MRW-KNN和FluidC三种典型算法进行了对比实验.实验结果表明,MSCD算法具有更加高效的聚类性能,能够揭示更加清晰的社区结构.     

基于密度峰值聚类标签传播的社区发现方法

社区发现的目标是发现复杂网络的结构、行为和组织形式。标签传播算法是一种快速有效的社区发现算法,然而在初始的标签传播算法中,节点的结构信息和特征信息没有得到充分利用,且存在标签传播过程不稳定的问题。针对上述问题,文章提出了一种基于改进的密度峰值聚类算法和标签传播算法的有向加权复杂网络社区发现算法(DPC-LPA)。该算法首先根据节点的结构和特征对其进行加权,充分利用了结构信息和特征信息;然后,采用改进的密度峰值聚类算法来寻找网络的社区中心,并据此构建初始社区,提高了社区划分的质量;其次,基于节点相似度和节点权重,合理确定标签传播的更新顺序,并通过衡量节点间标签传播的强度来完成标签传播,解决了标签传播算法不稳定的问题。最后,在CiteSeer、Cora、WebKB和SCHOLAT真实数据集上,将DPC-LPA算法与DCN、WCF-LPA、CLPE算法进行对比实验。实验结果证明了DPC-LPA算法的可行性和有效性：从模块度来看,利用DPC-LPA算法划分的社区具有更加显著的社区结构;从调整兰德系数来看,DPC-LPA算法的社区划分质量更稳定;从运行时间来看,DPC-LPA算法具有较高的效率。     

基于最小距离乘积K-eans 算法的改进

针对传统K-eans 算法因初始聚类中心的随机性而导致聚类结果产生很大的波动性问题, 提出一种基于最小距离乘积聚类算法CAMDP(Clustering Algorithm based on Min-Distance Product), 利用数次抽样技术, 在得到的聚类中心集合上继续使用最小乘积法寻找最佳的初始聚类中心, 较大程度减少了K-eans聚类算法对初值选取的随机性。实验结果表明: 改进后的K-eans算法既考虑了网络结构的拓扑信息, 又考虑了节点的属性特征, 为社区划分提供了有力的决策支持。     

嵌入社区半径的力引导与径向树混合布局算法

力引导布局算法存在无法展示复杂网络社区结构的缺陷,虽引入聚类的方式来展示社区结构,但社区内节点拥挤且排列无序,不利于观察社区内节点的结构特征与连边关系,为此提出嵌入社区半径的力引导与径向树混合布局算法.该算法首先采用K-means算法对网络节点进行社区划分;然后,用社区内节点数量确定社区半径,并将社区半径嵌入到社区斥力、引力中来展示社区结构;最后,采用径向树布局分层可视化各社区内节点.实验中使用拥挤区域占比、点分布偏差、节点偏差等指标验证了本算法既能降低拥挤度又能减少节点布局偏差,可视化结果显示,本算法布局社区结构明显,节点层次分明,易于理解.     

一种基于核心节点跳转的局部社区发现算法

针对现有算法受给定节点位置的限制而影响社区发现的稳定性和准确性问题,提出一种基于核心节点跳转的局部社区发现算法,避免从给定节点直接聚类,而是先搜寻给定节点附近的核心节点,并围绕核心节点向外扩张,根据节点适应度聚类邻接节点以构建核心节点子团;并根据子团相似度进行合并,从而得到给定节点所属的局部社区结构.在计算机生成网络和真实网络上的实验和分析证明,该算法能够有效地提升局部社区发现稳定性,并改善局部社区划分的准确性.     

基于谱聚类带有节点特征的社区发现算法

提出一类基于谱聚类算法的带有节点特征的社区发现算法(SCSA),该算法首先将带有节点特征的网络图转化为加权图,其中边的权重用节点特征相似度度量,然后将谱聚类算法应用到加权图上进行社区检测.SCSA算法将带有节点特征的网络图分成K个社区,每个社区内节点不仅连接良好而且具有相似的特征属性.注意到不是所有节点的特征在社区划分过程中都是有用的,与划分无关的特征信息会降低社区发现算法的准确度.为此,提出了一类节点特征权重自调整机制嵌入到谱聚类中以提高社区检测质量.数值实验的结果验证了所提算法的有效性.     

基于密度结构分析的改进FCM混合矩阵估计

欠定盲源分离问题中,针对传统FCM算法(fuzzy C-means, FCM)需要预先设定聚类数目和初始聚类中心,以及聚类结果易受噪点干扰的问题,提出一种基于密度结构分析的改进FCM聚类算法,并利用改进后的算法实现混合矩阵估计。这一改进算法首先用OPTICS(ordering points to identify the clustering structure,OPTICS)算法对信号进行密度结构分析,得到能反映信号密度结构的可达距离序列,从中确定出初始聚类中心和聚类数目,实现对FCM初始参数优化;而后进一步将可达序列作为动态加权因子应用到FCM目标函数中,实现对目标函数的优化。仿真结果表明,本文提出的改进算法可以从初始参数和目标函数2方面实现对传统FCM算法的优化,提高聚类的稳定性和最终混合矩阵的鲁棒性。     

基于相似度聚类的二分网络社区发现算法

针对往往不能提前预知社区个数的情况,提出了基于相似度聚类的二分网络社区发现算法(similarity clustering algorithm,简称SCA).算法通过计算U类节点之间的相似度获得核心节点,同时选取核心节点邻域中的节点扩展得到社区,将未划分到社区中的孤立点和只包含一个节点的社区分别放入与之联系最紧密的社区中,最后V类节点划分到已有的社区中得到完整的社区划分结果.通过在人工数据集与真实网络上的分析,分别利用归一化互信息和模块度作为评价指标,实验结果表明,SCA比BRIM等算法能够更有效挖掘二分网络社区结构,具有比较良好的社区划分效果.     

基于边信任度的混合参数自适应重叠社区发现算法

网络中的社区结构有助于简化网络拓扑结构分析,揭示系统内部的规律,能够为信息推荐和信息传播控制提供有力的支撑.网络重叠社区结构与真实生活更加接近,但其分析较非重叠社区结构更加困难.因此,针对重叠社区发现问题,在对网络的边进行峰值聚类的基础上提出了一种基于边信任度的混合参数的自适应重叠社区发现算法.定义了网络边的邻居边集合及与其邻居边之间的信任度函数,通过信息传递获取边的总信息量,并且基于此引入混合参数的概念.基于k-means算法使用混合参数对网络中的边进行聚类,即将网络中的边划分为核心边集与非核心边集,每个核心边作为一个聚类中心.根据非核心边到核心边的距离将所有非核心边划分至距离其最近的聚类中心所在社区.再根据网络中边与节点的关系实现重叠节点发现,最终实现重叠社区的发现.该算法的优点是每条边通过独立地完成信息扩散找到社区的结构,相比于传统的峰值聚类算法,不需要人为设置相关参数,实现重叠社区的自适应发现.为验证算法的可行性,对算法复杂度进行了分析,并且使用两种社区划分评价指标——标准化互信息和模块度,分别在人工数据集及6种真实数据集上进行实验,通过与其他算法进行对比分析,实验结果表明该算法更具可行性和有效性.     

一种新型的分布式隐私保护计算模型及其应用

针对分布式数据共享及计算中的隐私保护问题,提出了一种适用于大规模分布式环境的隐私保护计算模型（PPCMLS）,该模型的核心为隐私安全模块,其将计算划分为本地计算和全局计算.通过综合运用同态加密、安全点积协议、数据随机扰乱算法等多种安全技术,在实现了多个节点在一个互不信任的分布式环境下合作计算的同时,任何节点无法获取其他节点的隐私信息及敏感中间计算结果.据此,又给出了基于该模型的分布式隐私保护方差计算、分布式隐私保护数据聚类算法.安全及动态性分析结果表明,该模型及其应用算法既可保证隐私数据的安全性,又避免了繁琐的一对多的交互加密过程,并在节点变化时,恢复计算仅涉及到变化的节点和构成隐私安全模块的3个节点,从而满足了大规模分布式环境所要求的高效性和良好的动态适应性.     

基于K-medoids项目聚类的协同过滤推荐算法

针对传统协同过滤推荐算法通常针对整个评分矩阵进行计算,存在效率不高的问题,提出一种基于K-medoids项目聚类的协同过滤推荐算法.该算法根据项目的类别属性对项目进行聚类,构建用户的偏好领域,使用用户偏好领域内的评分矩阵进行用户间相似度的计算,得到目标用户的最近邻居集,并生成推荐结果.与常用的K-means聚类方法相比,采用K-medoids方法对项目类别属性进行聚类,不仅克服了评分聚类可靠性不高的问题,而且算法还具有更好的鲁棒性.实验结果表明,该算法能有效提高推荐质量.     

一种基于核心节点扩展的社区挖掘算法

在充分考虑网络中节点间的连接关系和节点的影响力的基础上,提出一种基于核心节点扩展的社区挖掘算法。算法分为三个阶段:首先,网络中的前k个核心节点逐层向外扩展,直至覆盖网络中大部分节点,各核心节点与其多层邻居节点组成候选初始社区;然后,对候选初始社区进行重叠处理,计算候选初始社区两两之间的重叠度,将重叠度高于阈值的两个社区中相对小的社区删掉,形成初始社区;最后,计算初始社区间的重叠节点和不在初始社区中的节点到各个初始社区的连接度,将连接度最大的节点加入相应社区,不断迭代,直到网络中所有节点都划入到相应社区内,形成最终社区结构。试验结果说明了本文方法的有效性和灵活性,相比GN算法和FN算法,能够实现准确的网络划分;相比Hub算法和Top Leaders算法,由于对候选初始社区间进行了重叠处理,对预置的社区数量k在一定范围内不敏感。     

基于粗糙模糊集的Web用户事务聚类算法

提出一种基于粗糙模糊集的层次聚类算法。在该算法中,通过事务间的相似性关系生成用户事务模糊矩阵,运用基于模糊矩阵的粗糙上近似提取初始类,使用约束相似性的上近似概念形成后续类,其中的一个相对的相似性条件被用作合并准则。该算法可以帮助Web挖掘者描述潜在的新的Web用户组特性。