基于标签传播能力的改进LPA算法
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【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｓｃａｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅ Ｌａｂｅｌ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＬＰＡ）ｈａｓ ｏｂｖｉｏｕｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎ
ｔｈｅ ｔｉｍ ｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ｂｕｔ ｉｔｓ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｓ ｕｎｃｅｒｔａｉｎ ａｎｄ ｒａｎｄｏｍ ｗｈｉｃｈ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｕｎａｃｃｕｒａｔｅ ａｎｄ ｕｎｓｔｅａｄｉｎｅｓｓ ｃｏｍ ｍｕｎｉｔｙ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａｎ ｉｍ ｐｒｏｖｅｄ ＬＰＡ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ．Ｉｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓ ａ ｎｅｗ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｎｏｄｅ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｋ—ｓｈｅｌｌ ｄｅｃｏｍ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ，ｔｈｅｎ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｎｏｄｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅ ｌａｂｅｌ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｂｅｌ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ，ｆｉｎａｌｌｙ ｕｔｉｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｎｏｄｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ａｎｄ ｌａｂｅｌ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ｎｅｗ ｌａｂｅｌ ｕｐｄａｔｅ ｓｔｒａｔｅｇｙ，ａｎｄ ｏｂｔａｉｎｓ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｎ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ａｎｄ ｒｅａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｈａｓ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．
中文 引 用 格 式 ：邓 凯旋 ，陈鸿 昶 ，黄 瑞 阳 ．基 于 标 签 传 播 能 力 的 改 进 ＬＰＡ 算 法 ［Ｊ］．计 算 机 工 程 ，２０１８，４４（３）：６Ｏ一６４． 英 文 引用 格 式 ：ＤＥＮＧ Ｋａｉｘｕａｎ，ＣＨＥＮ Ｈｏｎｇｃｈａｎｇ，ＨＵＡＮＧ Ｒｕｉｙａｎｇ．Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＬＰＡ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌａｂｅｌ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，４４（３）：６０—６４．
现实 生活 中存在 着万 维 网 、社会 关 系 网 、引文 网 络等 复杂 网络 。这些 复杂 网络 大 部分 都 属 于关 系 型 数据 ，图可 以有 效描述 各 类关 系 型 数据 。因此 ，以节 点代 表 网络 中的实体 ，以边 代 表 实体 间 的关 系 ，将 复 杂 网络抽 象为 图 的方法 广泛应 用在 众多 领域 之 中。
Ｉｍ ｐｒｏｖｅｄ ＬＰＡ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌａｂｅｌ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ａｂｉｌｉｔｙ
Ｄ ＥＮＧ Ｋａｉｘｕａｎ，ＣＨ ＥＮ Ｈｏｎｇபைடு நூலகம்ｈａｎｇ，ＨＵＡＮ Ｇ Ｒｕｉｙａｎｇ （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ）
第 ４４卷 第 ３期
Ｖ Ｏ１．４４ Ｎ ｏ．３
· 先 进 计 算 与 数 据 处 理 ·
计 算 机 工 程
Ｃｏｍ ｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
文章编号：１０００．３４２８（２０１８）０３．００６０￣５
文献标志码 ：Ａ
２０１８年 ３月
Ｍ ａｒｃｈ ２０１８
中图分类号：ＴＰ３９１
基 于标 签 传 播 能 力的 改 进 ＬＰＡ算 法
邓 凯旋 ，陈鸿昶 ，黄 瑞 阳
（国 家 数 字 交 换 系 统 工 程 技 术研 究 中 心 ，郑 州 ４５０００２）
摘 要 ：随着 网络 规 模 的不 断 增 大 ，在 时 间 复 杂 度 上具 有 明显 优 势 的标 签 传 播 算 法 受 到 广 泛 关 注 ，但 是 其 内在 机 制 存 在 不确 定性 和 随机 性 ，导 致 社 团发 现 结 果 不 够 准 确 和 稳 定 。为 此 ，提 出一 种 新 的 改 进 标 签 传 播 算 法 。 在 Ｋ—ｓｈｅｌ１ 分 解算 法 的基 础 上 ，构 造 节 点 重 要 性 计 算 方 法 ，利 用 节 点 重 要性 分 析标 签 传 播 算 法 中 的 标 签 传 播 能 力 ，通 过 节 点 重 要 性 排 序 和标 签 传 播 能 力 制 定 新 的标 签 更 新 策 略 ，得 出最 终 的社 团 划分 结 果 。在 人 工 网络 和 真 实 网 络 上 的实 验 结 果 表 明 ，该算 法 有较 高 的准 确 性 和稳 定 性 。 关 键 词 ：复 杂 网络 ；社 团 发 现 ；标 签 传 播 ；Ｋ—ｓｈｅｌ１分 解 ；节 点重 要 性
【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ｃｏｍｐｌｅｘ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ；ｌａｂｅｌ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ；Ｋ—ｓｈｅｌｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｎｏｄｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ
Ｄ ｏＩ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１０００—３４２８．２０１８．０３．０１０
０ 概 述
社 团结构 是 复 杂 网 络 中 普 遍 存 在 的 基 本 结 构 ， 指 的是 网络 的 一 种节 点 子 集 ，同一 集 合 中 的节 点 相 互之 问连 接较 为 紧 密 ，不 同集 合 中 的节 点 相 互 之 间 连接 较为 稀疏 。社 团结 构 的发 现 对 于 复杂 网 络分 析 具有 重要 的意 义 。近 年 来 ，学 者 们 已经 提 出 了很 多 社 团发现 的算 法 ，例 如基 于 边介 数 的 ＧＮ算 法 ，基 于 模块 度优 化 的 ＦＮ算 法 ，基 于 网络 编码 的 Ｉｎｆｏｍａｐ算
ｔｈｅ ｔｉｍ ｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ｂｕｔ ｉｔｓ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｓ ｕｎｃｅｒｔａｉｎ ａｎｄ ｒａｎｄｏｍ ｗｈｉｃｈ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｕｎａｃｃｕｒａｔｅ ａｎｄ ｕｎｓｔｅａｄｉｎｅｓｓ ｃｏｍ ｍｕｎｉｔｙ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａｎ ｉｍ ｐｒｏｖｅｄ ＬＰＡ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ．Ｉｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓ ａ ｎｅｗ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｎｏｄｅ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｋ—ｓｈｅｌｌ ｄｅｃｏｍ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ，ｔｈｅｎ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｎｏｄｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅ ｌａｂｅｌ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｂｅｌ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ，ｆｉｎａｌｌｙ ｕｔｉｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｎｏｄｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ａｎｄ ｌａｂｅｌ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ｎｅｗ ｌａｂｅｌ ｕｐｄａｔｅ ｓｔｒａｔｅｇｙ，ａｎｄ ｏｂｔａｉｎｓ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｎ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ａｎｄ ｒｅａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｈａｓ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．
中文 引 用 格 式 ：邓 凯旋 ，陈鸿 昶 ，黄 瑞 阳 ．基 于 标 签 传 播 能 力 的 改 进 ＬＰＡ 算 法 ［Ｊ］．计 算 机 工 程 ，２０１８，４４（３）：６Ｏ一６４． 英 文 引用 格 式 ：ＤＥＮＧ Ｋａｉｘｕａｎ，ＣＨＥＮ Ｈｏｎｇｃｈａｎｇ，ＨＵＡＮＧ Ｒｕｉｙａｎｇ．Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＬＰＡ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌａｂｅｌ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，４４（３）：６０—６４．
现实 生活 中存在 着万 维 网 、社会 关 系 网 、引文 网 络等 复杂 网络 。这些 复杂 网络 大 部分 都 属 于关 系 型 数据 ，图可 以有 效描述 各 类关 系 型 数据 。因此 ，以节 点代 表 网络 中的实体 ，以边 代 表 实体 间 的关 系 ，将 复 杂 网络抽 象为 图 的方法 广泛应 用在 众多 领域 之 中。
Ｉｍ ｐｒｏｖｅｄ ＬＰＡ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌａｂｅｌ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ａｂｉｌｉｔｙ
Ｄ ＥＮＧ Ｋａｉｘｕａｎ，ＣＨ ＥＮ Ｈｏｎｇபைடு நூலகம்ｈａｎｇ，ＨＵＡＮ Ｇ Ｒｕｉｙａｎｇ （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ）
第 ４４卷 第 ３期
Ｖ Ｏ１．４４ Ｎ ｏ．３
· 先 进 计 算 与 数 据 处 理 ·
计 算 机 工 程
Ｃｏｍ ｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
文章编号：１０００．３４２８（２０１８）０３．００６０￣５
文献标志码 ：Ａ
２０１８年 ３月
Ｍ ａｒｃｈ ２０１８
中图分类号：ＴＰ３９１
基 于标 签 传 播 能 力的 改 进 ＬＰＡ算 法
邓 凯旋 ，陈鸿昶 ，黄 瑞 阳
（国 家 数 字 交 换 系 统 工 程 技 术研 究 中 心 ，郑 州 ４５０００２）
摘 要 ：随着 网络 规 模 的不 断 增 大 ，在 时 间 复 杂 度 上具 有 明显 优 势 的标 签 传 播 算 法 受 到 广 泛 关 注 ，但 是 其 内在 机 制 存 在 不确 定性 和 随机 性 ，导 致 社 团发 现 结 果 不 够 准 确 和 稳 定 。为 此 ，提 出一 种 新 的 改 进 标 签 传 播 算 法 。 在 Ｋ—ｓｈｅｌ１ 分 解算 法 的基 础 上 ，构 造 节 点 重 要 性 计 算 方 法 ，利 用 节 点 重 要性 分 析标 签 传 播 算 法 中 的 标 签 传 播 能 力 ，通 过 节 点 重 要 性 排 序 和标 签 传 播 能 力 制 定 新 的标 签 更 新 策 略 ，得 出最 终 的社 团 划分 结 果 。在 人 工 网络 和 真 实 网 络 上 的实 验 结 果 表 明 ，该算 法 有较 高 的准 确 性 和稳 定 性 。 关 键 词 ：复 杂 网络 ；社 团 发 现 ；标 签 传 播 ；Ｋ—ｓｈｅｌ１分 解 ；节 点重 要 性
【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ｃｏｍｐｌｅｘ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ；ｌａｂｅｌ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ；Ｋ—ｓｈｅｌｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｎｏｄｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ
Ｄ ｏＩ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１０００—３４２８．２０１８．０３．０１０
０ 概 述
社 团结构 是 复 杂 网 络 中 普 遍 存 在 的 基 本 结 构 ， 指 的是 网络 的 一 种节 点 子 集 ，同一 集 合 中 的节 点 相 互之 问连 接较 为 紧 密 ，不 同集 合 中 的节 点 相 互 之 间 连接 较为 稀疏 。社 团结 构 的发 现 对 于 复杂 网 络分 析 具有 重要 的意 义 。近 年 来 ，学 者 们 已经 提 出 了很 多 社 团发现 的算 法 ，例 如基 于 边介 数 的 ＧＮ算 法 ，基 于 模块 度优 化 的 ＦＮ算 法 ，基 于 网络 编码 的 Ｉｎｆｏｍａｐ算