三种谢尔宾斯基网络演化模型及分形特征研究

发布时间：2020-05-09 20:53

【摘要】： 现实世界中,存在大量的复杂系统,这些系统都可以用复杂网络来表示,例如,Internet网络,演员合作网、新陈代谢网、航空网等。这些不同类型系统的拓扑结构有着纷繁复杂的表现,但普通网络又表现出三大共性:连接度呈幂率分布,较高的集聚系数以及较短的平均路径。这些共性引起了科学工作者的极大兴趣,并引起了复杂网络的研究浪潮。本文将数学解析方法、分形理论应用到复杂网络的研究当中,通过建立一些改进的复杂网络模型来对复杂网络的宏观拓扑结构进行研究,用来模拟真实网络的拓扑结构和相关性质。本文首先介绍了复杂网络研究背景和意义以及复杂网络研究的现状,并详细地解释了复杂网络和分形所涉及的基本概念。然后针对复杂网络模型研究的现状,提出了以下三个模型: 1、提出了谢尔宾斯基支架的具有分形和小世界特性的网络。利用数学归纳的方法计算出了网络图的集聚系数,平均最短路径和网络图的直径,证明了网络图的小世界特性。用盒维数和相似维数来衡量网络图的分形性,并得到该网络的集聚系数为0.53、网络的直径为4、平均路径长度为2.5,平均度分布为7.5,证明了该网络的小世界特性;然后测定该网络的盒维数和相似维数都约为2。 2、研究了谢尔宾斯基地毯的分形和小世界特性。利用数学归纳的方法计算出了网络图的集聚系数,平均最短路径和网络图的直径,证明了网络图的小世界特性。用盒维数和相似维数来衡量网络图的分形性,并得到该网络的集聚系数为0.054,网络图的直径为6,平均路径长度小于6,测定盒维数和相似维数都约为1.8928。 3、提出了一个具有分形和小世界特性的网络图。本文利用数学归纳的方法计算出了网络图的集聚系数,平均最短路径和网络图的直径,证明了网络图的小世界特性。用盒维数和相似维数来衡量网络图的分形性,得到该网络的集聚系数为0.44、网络的直径为4、平均路径长度为2.67,平均度分布为5.3,证明了该网络的小世界特性;然后测定该网络的盒维数和相似维数都约为1.585。最后对网络图的构造方法作了进一步地拓展,并给出了拓展的网络图的相关拓扑特性的表达式,并将其和原来的网络图可归结为一类具有分形和小世界特性的网络图。
【图文】：

模型图,模型图,随机化

尹三Ose一~-~~~~~~一~~~~~p=勺图1.4WS模型图闭Fig1.4TheGraPhofWSmodel在WS模型中，P二0对应于随机网络，P二1则对应于完全随机网络，通过调，就可以控制从完全规则网络到完全随机网络的过渡。WS模型结合了规则网簇系数和随机网络较小的平均最短距离的特征，很好地描述了真实网络的小世但WS网络模型的随机化构成有可能破坏网络的连通性。另一个研究比较多man和研白tts提出的小世界模型侧]，它是通过“随机化加边”的方式来取代w的“随机化重连”，并且对充分小的概率P和充分大的N，该模型等价于WS也避免了WS模型中由于重连而可能产生孤立点的发生。三、BA无标度网络模型Barabdsi和川beri在对许多真实世界的网络进行研究时发现许多网络的度的分现出幂律分布而非钟形的泊松分布的特点I8]，，如图1.5和图1.6。他们分析万维

泊松分布,泊松

三、BA无标度网络模型Barabdsi和川beri在对许多真实世界的网络进行研究时发现许多网络的度的分布函数呈现出幂律分布而非钟形的泊松分布的特点I8]，如图1.5和图1.6。他们分析万维网的产生机理，提出了无标度网络产生的两个基本机制:增长和择优连接。增长是指网络不是静态不变的，而是不断演化不断增长的过程，是区别于小世界网络和随机网络的固定节点个数的;而择优连接意味着网络中节点之间的连接不是均等的，而是有偏好的。他们认为网络是在这两种规则下不断地生长演化的，并建立了著名的无标度网络演化模型，简称BA模型Iz5】。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：N945.12

【引证文献】