復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實驗報告

1、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實驗報告姓名：韋亞勇 學(xué)號：152311 專業(yè)：計算機技術(shù) 時間：2016年1月6日 實驗一【名稱】：規(guī)則網(wǎng)絡(luò)【數(shù)據(jù)來源】：教研室網(wǎng)絡(luò)拓撲【可視工具】：Gephi【作品簡介】：自然界中存在的大量復(fù)雜系統(tǒng)都可以通過形形色色的網(wǎng)絡(luò)加以描述。例如，計算機網(wǎng)絡(luò)可以看做是計算機通過通信介質(zhì)如光纜、雙絞線、同軸電纜等相互連接形成的網(wǎng)絡(luò)；神經(jīng)系統(tǒng)可以看做是大量神經(jīng)細胞通過神經(jīng)纖維相互連接形成的網(wǎng)絡(luò)。類似的還有電力網(wǎng)絡(luò)社會關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，交通網(wǎng)絡(luò)等。對社會網(wǎng)絡(luò)最早研究的是數(shù)學(xué)界，其基本的理論是圖倫。在網(wǎng)絡(luò)中，兩點之間的距離被定義為連接兩點的最短路徑所包含的邊的數(shù)目，把所有節(jié)點對的距離求平均，就得到了網(wǎng)絡(luò)的平

2、均距離。從網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)來看，常見的規(guī)則網(wǎng)絡(luò)模型有鄰近耦合網(wǎng)絡(luò)，星型網(wǎng)絡(luò)，以及完全網(wǎng)絡(luò)。下面我將以星型網(wǎng)絡(luò)進行分析。星型網(wǎng)絡(luò)中中心節(jié)點代表的是交換機，其余節(jié)點代表的是主機。邊代表的是雙絞線。星型網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)點：容易實現(xiàn)、節(jié)點擴展、移動方便、維護容易、采用廣播信息傳送方式、網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)快?！狙芯磕康摹浚哼M一步了解星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點，加深對規(guī)則網(wǎng)絡(luò)的認識，利用網(wǎng)絡(luò)分析工具分析規(guī)則網(wǎng)絡(luò)特點。星型網(wǎng)絡(luò)圖：由網(wǎng)絡(luò)分析工具統(tǒng)計出以下結(jié)果：實驗二【名稱】：隨機網(wǎng)絡(luò)【數(shù)據(jù)來源】：數(shù)據(jù)堂：【可視工具】：Gephi【作品簡介】： 一個客觀系統(tǒng)的動態(tài)運行過程，可以看做是系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)移過程，當(dāng)系統(tǒng)從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另

3、一種或多種狀態(tài)去時，可以取不通的概率。對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來說，可以理解為從某一節(jié)點轉(zhuǎn)移到其他可節(jié)點時具有不同的概率。具有這個特征的網(wǎng)絡(luò)，我們稱之為隨機網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的隨機網(wǎng)絡(luò)（如ER模型），盡管連接是隨機設(shè)置的，但大部分節(jié)點的連接數(shù)目會大致相同，即節(jié)點的分布方式遵循鐘形的泊松分布，有一個特征性的“平均數(shù)”。連接數(shù)目比平均數(shù)高許多或低許多的節(jié)點都極少，隨著連接數(shù)的增大，其概率呈指數(shù)式迅速遞減。故隨機網(wǎng)絡(luò)亦稱指數(shù)網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點代表了參加美國2000年橄欖球賽季的高校代表隊，連接兩個節(jié)點之間的邊則表示相應(yīng)的兩支球隊之間至少曾有過一場比賽。粗邊表示兩隊有兩場比賽，也就是半決賽或者決賽時兩隊又進行了一場比

4、賽?！狙芯磕康摹浚毫私怆S機網(wǎng)絡(luò)在社會領(lǐng)域中的應(yīng)用，利用網(wǎng)絡(luò)分析工具分析隨機網(wǎng)絡(luò)特點。隨機網(wǎng)絡(luò)圖：由網(wǎng)絡(luò)分析工具統(tǒng)計出以下結(jié)果：實驗三【名稱】：小世界網(wǎng)絡(luò)【數(shù)據(jù)來源】：數(shù)據(jù)堂：【可視工具】：pajek【作品簡介】： 1998年, Watts和Strogatz 提出了小世界網(wǎng)絡(luò)這一概念，并建立了WS模型。實證結(jié)果表明，大多數(shù)的真實網(wǎng)絡(luò)都具有小世界特性（較小的最短路徑）和聚類特性（較大的聚類系數(shù)）。傳統(tǒng)的規(guī)則最近鄰耦合網(wǎng)絡(luò)具有高聚類的特性，但并不具有小世界特性；而隨機網(wǎng)絡(luò)具有小世界特性但卻沒有高聚類特性。因此這兩種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型都不能很好的來表示實際的真實網(wǎng)絡(luò)。Watts和Strogatz建立的小世

5、界網(wǎng)絡(luò)模型就介于這兩種網(wǎng)絡(luò)之間，同時具有小世界特性和聚類特性，可以很好的來表示真實網(wǎng)絡(luò)。在數(shù)學(xué)、物理學(xué)和社會學(xué)中，小世界網(wǎng)絡(luò)是一種數(shù)學(xué)之圖的類型，在這種圖中大部分的結(jié)點不與彼此鄰接，但大部分結(jié)點可以從任一其他點經(jīng)少數(shù)幾步就可到達。若將一個小世界網(wǎng)絡(luò)中的點代表一個人，而連結(jié)線代表人與人認識，則這小世界網(wǎng)絡(luò)可以反映陌生人由彼此共同認識的人而連結(jié)的小世界現(xiàn)象?！狙芯磕康摹浚毫私馐裁词切∈澜缇W(wǎng)絡(luò)以及小世界網(wǎng)絡(luò)的特點，利用網(wǎng)絡(luò)分析工具分析小世界網(wǎng)絡(luò)特點。由網(wǎng)絡(luò)分析工具統(tǒng)計出以下結(jié)果：實驗四【名稱】：無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)【數(shù)據(jù)來源】： pajek data ：http:/vlado.fmf.uni-lj.si/pub/networks/data/【可視工具】：pajek【作品簡介】：現(xiàn)實世界的網(wǎng)絡(luò)大部分都不是隨機網(wǎng)絡(luò)，少數(shù)的節(jié)點往往擁有大量的連接，而大部分節(jié)點卻很少，節(jié)點的度數(shù)分布符合冪率分布，而這就被稱為是網(wǎng)絡(luò)的無標(biāo)度特性（Scale-free）。將度分布符合冪律分布的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)稱為無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)具有嚴重的異質(zhì)性，其各節(jié)點之間的連接狀況（度數(shù)）具有嚴重的不均勻分布性：網(wǎng)絡(luò)中少數(shù)稱之為Hub點的節(jié)點擁有極其多的連接，而大多數(shù)節(jié)點只有很少量的連接。少數(shù)Hub點對無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的運行起著主導(dǎo)的作用。從廣義上說，無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的無標(biāo)度性是描述大量復(fù)雜系統(tǒng)整體上嚴重不均勻分布的一種內(nèi)在性質(zhì)。