复杂网络的社区结构

第８卷第１期

复杂系统与复杂性科学ｖ０１．８Ｎｏ．１２０１１年３月ＣＯＭ呻ＬＥＸＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＣＯＭＰＬＥＸＩＴＹＳＣＩＥＮＣＥＭａｒ．２０１１文章编号：１６７２—３８１３（２０１１）０１一００５７—１４

复杂网络的社区结构

程学旗，沈华伟

（中国科学院计算技术研究所，北京１００１９０）

摘要：社区结构作为真实复杂网络所普遍具有的一个重要拓扑特性，在最近１０

内得到了广泛而深入的研究。回顾了近几年国内外社区结构研究的主要进展，

点介绍社区发现的研究历程和研究成果，并结合社会计算的背景展望了社区结研究的未来发展方向和潜在的应用价值。

关键词：社区结构；社区发现；模块度；社会计算

中图分类号：Ｎ９４文献标识码：Ａ

ＣｏｍｍｕｎｉｔｙＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＣｏｍｐｌｅｘＮｅｔｗｏｒｋｓ

ＣＨＥＮＧＸｕｅ－ｑｉ，（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎ０１０９ｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＳＨＥＮＨｕａ—ｗｅｉ

ＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅ巧ｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓａｃｏｍｍｏｎａｎｄｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｒｅａｌｗｏｒｌｄｃｏｍｐｌｅｘｎｅｔｗｏｒｋｓ，

ｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｓｂｅｅｎｅｘｔｅｎｓｉＶｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅｌａｓｔｄｅｃａｄｅ．

Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓｉｎｔｈｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｄｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔａｔｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｒｏｍｖａｒｉｏｕｓｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅｓ．

Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｔｙ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ

ｉｎｓｏｃｉａＩｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｃｏｍｍｕｎｉｔｙｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｍｏｄｕｌａｒｉｔｙ；ｓｏｃｉａｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇ

０引言

真实世界中的许多复杂系统可以表示成图或网络，包括社会网络、信息网络、生物网络和技术网络等［１剖。经验分析表明，这些复杂网络可以自然地分成一些节点组，使同一个节点组内的两个节点之间比不同节点组的两个节点之间更倾向于有边相连，网络的这种拓扑特性被称为社区结构，相应地，每个节点组被称为一个社区‘６’。

社区结构刻画了网络中连边关系的局部聚集特性，也体现了网络中连边的分布不均匀性。进一步，网络中的社区通常由功能相近或性质相似的网络节点组成，因此，社区被认为有助于揭示网络结构和功能之间的关系。卜引。以万维网（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＷｅｂ）为例，通过超链接紧密关联的网页形成一个个的社区，同一个社区的网页具有相近的话题［３刮。社区结构的示例如图１所示。

收稿日期：２０１０一】Ｏ一２９

墓金项目：国家自然科学基金（６０８７３２４５，６０９３３００５）

作者简介：程学旗（１９７ｌ一），男，研究员，博导，主要研究方向为网络科学、海量信息检索和数据挖掘、社会计算、分布式计算和网络模拟仿真。

年重构