一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法技术

一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法，其特征在于：所述方法包括标签初始化阶段、标签循环更新阶段和社区构造阶段；所述标签循环更新阶段是基于并行标签传播，允许节点标签在异构网络的多个子网中相对独立地并行传播，通过融合多个子网的并行传播结果更新节点标签。相比线性融合方法LinearComb，本发明专利技术基于并行标签传播的融合方法可更有效地利用节点间的异构交互信息，HLPA也更适用于异构网络社区发现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络结构分析
；特别是涉及异构网络的社区发现方法。
技术介绍
社会交互行为的异构性是移动社交网络的显著特点之一，其表现为既存在虚拟空间中用户之间的线上交互，又存在物理空间内用户之间的线下交互。具体而言，一方面用户间的在线交互形成线上社交网络，另一方面用户间的线下交互形成线下社交网络。因此，如何实现线上社会交互与线下社会交互的有效融合，以准确刻画用户间的异构交互行为，成为异构移动社交网络社区发现方法研究所需应对的首要挑战。标签传播算法(LabelPropagationAlgorithm,LPA)是近年提出的一种快速社区发现方法，具有线性时间复杂度。然而，基于传统LPA的社区发现方法无法发现重叠式社区结构。COPRA对LPA进行了扩展，但依旧存在三个方面的不足：其一，COPRA虽然能够发现重叠式社区结构，但是不能用于面向异构交互网络的社区发现；其二，COPRA的迭代结束判定条件较为苛刻，对于某些网络结构其收敛速度较慢；其三，COPRA会导致“巨型社区”的出现，影响所发现社区结构的整体性能。SLPA是对LPA的最新扩展，该方法虽然避免了大量“迷你社区”的出现，但是其整体性能很大程度上取决于迭代次数与隶属度阈值，其关键性能指标(例如模块度)随着上述参数取值的不同而显著变化，导致可用性下降。
技术实现思路
针对以上缺陷，本专利技术提供一种有效实现线上社会交互与线下社会交互有效融合，能准确刻画用户间的异构交互行为的异构网络社区发现方法。本专利技术一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法具体的技术方案为：一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法，包括标签初始化阶段、标签循环更新阶段和社区构造阶段；标签循环更新阶段是基于并行标签传播，允许节点标签在异构网络的多个子网中相对独立地并行传播，通过融合多个子网的并行传播结果更新节点标签。优选地，一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法的标签循环更新阶段包括以下步骤：步骤一：计算节点的线上标签与线下标签；步骤二：融合节点的线上标签与线下标签；步骤三：判断融合后的节点标签是否满足标签传播阶段的终止条件；若是，得到最终标签；若否；则继续从步骤一开始整个标签更新步骤。优选地，一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法的标签传播阶段的终止条件为：标签循环更新达到预定义的最大迭代次数，或连续的两次循环中所出现的标签集合相同且任一标签所标识的最小节点相等。优选地，一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法的社区构造阶段依据节点的标签二元组将其划分至重叠的社区之中。优选地，一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法还引入衰减因子约束标签的传播，以控制巨型社区的出现。优选地，一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法用于加权异构网络时，需根据节点之间链接的权重对标签赋值函数进行调整。优选地，一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法用于有向异构网络时，需调整邻接矩阵赋值。优选地，一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法适用于包含三个及以上子网的异构网络融合与社区发现时，需修改标签融合子函数。本专利技术以异构网络融合为中心，提出一种基于并行标签传播机制的异构网络社区发现方法(HybridLabelPropagationAlgorithm，HLPA)。其中，并行标签传播机制的核心是允许节点标签在异构网络的多个子网中相对独立地并行传播，通过融合多个子网的并行传播结果更新节点标签。本专利技术能够有效实现线上社会交互与线下社会交互的有效融合，以准确刻画用户间的异构交互行为。附图说明图-1网络社区发现方法流程示意图；图-2标签循环更新阶段示意图；图-3基于位置的社交网络示意；图-4异构交互网络示意；图-5基于并行标签传播的异构网络融合机制；图-6HLPA方法运行过程示意；图-7异构交互网络线性融合结果示意；图-8COPRA方法运行过程示意；图-9不同隶属度阈值下的HLPA方法性能示意；图-10不同标签更新机制下的HLPA方法性能示意；图-11不同标签衰减因子条件下HLPA方法性能示意；图-12不同标签传播方法性能示意。具体实施方式下面结合实施例和附图来对本专利技术进行详细说明。一方面，本专利技术提出并行标签传播机制，其核心是允许节点标签在异构网络的多个子网中相对独立地并行传播，通过融合多个子网的并行传播结果更新节点标签。下面结合实例对并行标签传播机制做出进一步阐述。该机制的具体内容如下：对于任意一个节点vi而言，假设其在时刻t的标签为ci(t)，与分别代表vi在网络Aon与Aoff中的邻接节点集合，则vi在下一时刻t+1的标签为：ci(t+1)=fmerge(cion(t+1),cioff(t+1)),---(1)]]>其中fmerge为标签融合函数，与则分别代表时刻t+1时vi在网络Aon与Aoff中的标签，采用异步更新机制，形式化表示为：cion(t+1)=f(cx1(t+1),...,cxm(t+1),cxm+1(t),...,cx|Nion|(t)),---(2)]]>cioff(t+1)=f(cy1(t+1),...,cym(t+1),cym+1(t),...,cy|Nioff|(t)).---(3)]]>基于上述并行标签传播机制，本专利技术提出面向异构网络社区发现的HLPA方法，将异构网络的融合无缝嵌入至标签的传播过程，是大规模异构网络重叠式社区发现的有效方法。具体而言，为实现重叠式社区发现，HLPA允许一个节点拥有多个标签，方法包含以下三个步骤：1)标签初始化阶段，每一节点vi关联于一个二元组<ci,bi>，其中ci为社区标签，bi为节点vi对社区ci的隶属度，初始时所有bi的取值为1；2)标签循环更新阶段，节点标签在线上/线下交互网络中相对独立地并行传播，即在一次更新过程中节点vi将被同时赋予线上标签与线下标签其中由vi的线上邻接节点集合依据公式(2)计算，而则由vi的线下邻接节点集合依据公式(3)计算；随后依据公式(1)融合线上标签与线下标签得到本循环中节点vi的最终标签。更新机制如下：计算节点vi的线上标签与线下标签：以为例，首先将其赋值为vi的所有线上邻接节点标签的集合，并累加相同标签的隶属度；然后对标签及其隶属度归一化得到二元组集合使得隶属度之和为1；同时引入隶属度阈值θ＝1/v，其中v为任一节点可隶属的最大社区数，从集合中删除所有隶属度小于θ的二元组；如果的取值皆小于阈值θ，则仅保留对应于最大隶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法，其特征在于：所述方法包括标签初始化阶段、标签循环更新阶段和社区构造阶段；所述标签循环更新阶段是基于并行标签传播，允许节点标签在异构网络的多个子网中相对独立地并行传播，通过融合多个子网的并行传播结果更新节点标签。

【技术特征摘要】
1.一种基于并行标签传播的异构网络社区发现方法，其特征在于：所述方法包括标签
初始化阶段、标签循环更新阶段和社区构造阶段；所述标签循环更新阶段是基于并行标签
传播，允许节点标签在异构网络的多个子网中相对独立地并行传播，通过融合多个子网的
并行传播结果更新节点标签。
2.根据权利要求1所述的基于并行标签传播的异构网络社区发现方法，其特征在于：所
述标签循环更新阶段包括以下步骤：
步骤一：计算节点的线上标签与线下标签；
步骤二：融合节点的线上标签与线下标签；
步骤三：判断融合后的节点标签是否满足标签传播阶段的终止条件；若是，得到最终标
签；若否；则继续从步骤一开始整个标签更新步骤。
3.根据权利要求2任一所述的基于并行标签传播的异构网络社区发现方法，其特征在
于：所述的标签传播阶段的终止条件为：标签循环更新达到预定义的最大迭代次数，或连续
的两次循环中所出现的标签...

【专利技术属性】
技术研发人员：王柱，周兴社，於志文，郭斌，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61