基于天津市公共交通网络的复杂性研究

基于复杂网络理论对天津市公共交通网络的复杂性和抗攻击性能进行研究.通过引入节点的度与度分布、特征路径长度、聚集系数、介数、点权和边权等网络拓扑参数,对构建的天津市停靠站点、公交线路和公交换乘网络3种复杂网络进行分析.研究结果表明:3种网络模型都具有小世界特性,某些公交线路具有中转作用,部分停靠站点具有中枢作用;民众乘坐公共汽车出行一次,平均需要乘坐16.2站并换乘2.12次,平均需要的乘车时间为78.7 min.这说明天津市公交网络拓扑结构不甚合理,公交运输效率有待改善.按照鲁棒性的要求,提出了进一步改进和优化的措施.     

上海公共交通网络复杂性分析

城市公共交通系统可以抽象为由公交线路和停靠站点构成的网络,这个网络的几何性质对公共交通的状况具有重要影响。在本论文中,以上海市的公共汽车交通系统中的停靠站点网络为研究对象,对其进行复杂性分析,计算了网络的度分布、平均路径长度、聚集系数等指标,并测试了网络在随机失效和有选择性攻击情况下的抗毁性。结果表明,上海市公共交通网络的度分布符合幂率分布,具有较小的平均路径长度和较高的聚集系数。在抗毁性方面,公共交通网络对结点的随机失效具有很强的抗击能力,而对有选择性攻击的抗击能力很弱。因此,可以看出上海市公共交通网络是一个无尺度复杂网络。     

基于半张量积理论的公交网络查询

基于半张量积的公交网络查询方法,利用高维数组记录公交网络中站点间连接信息,通过矩阵的半张量积运算,构造直达检验向量、换乘信息矩阵,检验起讫站点间直达、一次换乘以及二次换乘是否可实现连接。利用矩阵乘积量化查询过程,以矩阵形式描述查询结果,使得公交网络查询清晰可辨。     

青岛市公交线路网络复杂性分析

从复杂网络的角度,分析了青岛市公交线路网络的统计性质.定义了城市公交线路网络,基于该定义建立了青岛市的公交线路网络,对该网络的度值分布、度的分布、公交线路长度与公交线路所对应的结点的度关系及网络权的分布进行了分析,并计算了网络平均度、平均最短路长、平均权等统计信息,结果表明青岛市的公交网络较为便捷.     

时变公交网络的数学规划模型与算法

大规模时变公交网络中最短路径精确查询的算法是公交网络寻径问题的研究难点之一,近似搜索算法的求解满意度不高,而精确搜索算法的效率又较低。针对公交网络的时变特性与不确定性,建立了时变公交网络模型。将公交最优路径选择问题分解为换乘次数与换乘线路的查询问题,给出了基于线路影射网络的换乘次数的查询算法和基于站点影射网络的换乘站点和乘车距离、乘车时间的计算方法,两种算法都是多项式算法,最后给出算例验证了该方法的有效性。     

地铁建设对公交系统鲁棒性的影响北大核心CSCD

为提高城市公交系统的鲁棒性,制定了基于换乘的加边策略。以济南市公交-地铁复合网络为例,研究了网络的特性参数和鲁棒性,并提出基于换乘的加边策略提高网络鲁棒性。研究表明:复合网络具有小世界和无标度网络特性;网络在蓄意攻击下比随机攻击更具脆弱性;在介数攻击下,高度加边策略对网络鲁棒性提升较为显著,使网络瘫痪时被攻击站点比例提升50.46%;在随机攻击和度攻击下,高介数加边策略对网络鲁棒性提升较为显著,使被攻击站点比例分别提升23.35%和39.81%。     

城市交通网络中的停车-换乘行为

在一次出行过程中,经常会使用停车-换乘方式．即出行的前一部分采用私家车方式．途中停车。再换来其他交通方式到达目的地。在停车-换来出行方式下．人们除了选择路径，还要选择换来站点。利用离散选择理论中的层次Logit结构模型，研究城市交通网络中的停车-换乘行为，定义多模式下停车-换乘出行的混合随机均衡分配条件，建立与之等价的数学规划模型，设计模型的求解算法，并用一算例分析算法的收敛性能和模型参数厦公交票价对解的灵敏度。     

新型公交网络模型与最优线路选择算法

针对公交线路的最优线路选择问题,给出了基于标号公交网络二分图模型,在此模型基础上给出了最小换乘条件下的可行线路的“纺锤-修剪”搜索算法,进而给出在最小换乘条件下的最短路径和换乘站点的数学规划方法.最后给出算例并验证了该方法的有效性．     

新型公交网络模型与最优出行路径算法

给出一种标号的二分图公交网络模型,在此模型基础上给出线路换乘与最优出行路径的算法,这种算法充分利用标号信息给出站点网络图的边权函数.基于站点网络图不仅能够搜索换乘线路而且能够找到最短路径.最后利用天津市部分公交系统验证了该模型及方法的有效性.     

公交网络的认知及可靠性分析

分析了人们公交出行的站点选择行为,提出站点服务区概念并利用Voronoi图对其进行测度.在此基础上,运用复杂网络理论构建了公交站点网络与公交线路网络模型并定义了网络节点的权重向量,同时定义了针对公交系统可靠性评价的公交服务可靠性指标,并设计了相应的攻击策略.结果表明:对于随机攻击,公交站点网络表现出比公交线路网络更强的鲁棒性,而对于蓄意攻击,公交站点网络则表现出更高的脆弱性.     

基于节点标号的Koch网络结构性质研究

针对正多边形Koch分形岛所映射成的Koch网络,根据节点接入网络的时间和位置信息给节点标号。在节点标号的基础上,研究网络的最短路由及计算最短路径长度;并分析网络的主要结构性质,如节点的度、度分布和累积度分布函数,以及网络的聚类系数、平均最短路径长度、度关联函数和介数中心性,得出结构性质的解析解。结果表明,所构建的Koch网络是无标度和小世界的;其聚类系数趋向于比较大的常数值;平均路径长度与网络节点数的对数呈正比关系,度相关函数、点介数和边介数都随节点度的变化而指数变化。     

一种新的大规模网络最短路径的近似算法

平均最短路径长度是复杂网络的一个重要特性,但是对于大规模网络的平均最短路径长度的计算是困难的.在最近的一次对中国教育网的研究中.建立了一个有2 354 934个网页和26 816 209个链接的网络.要想计算该网络的平均最短路径长度,无论是传统的Floyd、Dijkstra算法,还是基于MPI的并行算法,在现有的计算机资源下都难以实现.提出了二级网络的概念,并基于此给出了一种针对中国教育网的新算法,使得在可以接受的时间内完成平均最短路径的近似计算,经试算效果令人满意,说明这种方法对于计算大规模网络的平均最短路径是有效的.     

Complex Network Analysis of the Robustness of the Hanoi,Vietnam Bus Network

Many complex networks exist to facilitate the transport of material or information. In this capacity, the authors are often concerned with the continued flow of material or information when a fraction of the links in the complex network is disrupted. In other words, the authors are interested in the robustness of the complex network. In this paper, the authors survey measures of robustness like the average path length, the average clustering coefficient, the global efficiency, the size of largest cluster and use these to analyze the robustness of the bus network in Hanoi, Vietnam. The authors find that the bus network is robust against random failure but sensitive to targeted attack, in agreement with its scale-free character. By examining sharp drops in the average path length within the largest cluster of the Hanoi bus network under successive targeted attack, the authors identify five nodes whose loss lead to the fragmentation of the network into five or six disconnected clusters. These isolated clusters represent geographically the Central, Western, Southern, and Northwestern districts of Hanoi. Special considerations must therefore be given to these five nodes when planners wish to expand the bus network, or make it more robust.     

电信社群网络静态几何性质分析研究

通过抽取电信通话数据作为研究对象，分别计算了电信社群网络中节点度、子图连通性、膨胀率、聚集度、平均最短路径的分布情况，得出电信社群网络是一个无标度网络。子图连通性、膨胀率的分布符合幂律分布，聚集度符合尾部有突起的幂律分布，平均最短路径服从Poisson分布的重要特征。     

适应性存储和快速提取的记忆结构模式分析

考察联想记忆具有的可快速稳健处理信息的复杂适应性网络结构模式.以英国爱丁堡和美国佛罗里达词汇联想辞典为基础,分别构建词汇联想网络进行复杂网络分析.两大词汇联想网络既有短连接路径性、高云集性以及中心度幂律分布的共同特征,又存在联想关系的差异.虽然联想记忆的内容受到社会文化背景等因素的影响,但其基本结构组织模式符合利于快速信息提取的小世界结构和利于适应性信息存储的无标度特征.     

基于带宽剩余率的脉冲耦合神经网络最短路径算法

利用脉冲耦合神经网络（pulse coupled neural network, PCNN）寻找最短路径是一种非确定性算法,运算的复杂度只和最短路径的长度有关,和路径图的复杂程度无关。已有的PCNN最短路径算法只考虑路径长度,而未考虑其他参数,如带宽和时延等。这里除了考虑路径长度,同时考虑实际中带宽剩余量对网络的影响,提出了一种基于带宽剩余率的最短路径算法,用带宽剩余率参数来控制神经元阈值,寻找最短路径。仿真结果表明,该算法可以寻找到全局最优解。     

带二次参数赋权的多阶段网络最短路算法

当网络中的权值不是常数而是含参数的函数时,它可以看作是一种动态网络,用传统的算法求解这类网络的最短路径变得十分困难.为此,提出了含二次参数权的多阶段网络最短路问题,并利用Dijkstra算法思想和隐枚举方法给出了求该网络最短路的隐枚举标号算法,最后对该算法的复杂性进行了分析.理论分析与实验结果表明,尽管该算法不是多项式的,但对于一定规模的该类网络还是十分有效的.     

具有随机性的确定性网络模型

为了进一步研究复杂网络的统计特性,简单介绍了复杂网络的几个统计指标,给出了一种通过边的迭代方式生成一种确定性网络模型的方法.在此模型构造算法的基础上对网络的个别特性进行了推导,并通过计算机编程构造了模拟网络,对比了不同规模模拟网络的部分统计特性.由推导结果和模拟数据可知,迭代生成的网络具有较小的平均路径长度和较大的群聚系数,度分布服从指数分布.因此可判断出生成的确定性网络既具有小世界特性,又具有完全随机网络的特性.     

空间脆弱性与传统网络属性的关系

为探索研究网络系统脆弱性的新思路,并进一步提升空间脆弱性模型的实用性,分析了空间脆弱性与传统网络属性(主要是平均最短路径,平均中间性,连通性和受影响最短路径数目)的关系,并以北京地铁网络为例验证这一关系。结果表明`,在网络系统脆弱性研究中,当重点关注空间灾害对系统造成的全局性影响时,新的空间脆弱性模型和传统网络属性的合理结合可以提供一种行之有效的方法。