[發(fā)明專利]一種動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法及其模型構(gòu)造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711423482.1
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN107888431B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆波;劉一平;劉佳謀;宿紅毅;鄭宏
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24
• 代理公司: 北京理工正陽知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鮑文娟

1.一種動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法及其模型構(gòu)造方法，其特征在于：包括兩部分：1)從個體角度出發(fā)，提出了動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法；2)針對核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)模型，結(jié)合中心化算法提出的代理人基(agent-based model；ABM)的網(wǎng)絡(luò)演化模型構(gòu)造方法，即基于中心化算法的網(wǎng)絡(luò)演化模型構(gòu)造方法；

其中，動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)是一個集合，由一系列給定時間點上的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)組成；在動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)中，前一個網(wǎng)絡(luò)遵循已有的演化模型向下一個網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)演化；應(yīng)用到已經(jīng)觀察到的動態(tài)真實網(wǎng)絡(luò)時，將目標(biāo)點的行動加入到網(wǎng)絡(luò)中，t時刻的網(wǎng)絡(luò)為，真實網(wǎng)絡(luò)t時刻的網(wǎng)絡(luò)，加入截止t時刻目標(biāo)點新建立的所有邊；

定義網(wǎng)絡(luò)中兩個點之間的最短路徑為網(wǎng)絡(luò)中所有這兩個點之間的路徑中通過的邊數(shù)最少的一條；

定義網(wǎng)絡(luò)中一個點的介數(shù)為網(wǎng)絡(luò)中所有最短路徑通過這個點的數(shù)量；

定義網(wǎng)絡(luò)中一個點i的偏心度為它與網(wǎng)絡(luò)中其它點的最大距離為其偏心度，即：

其中，V為網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點構(gòu)成的集合；i,j表示網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，即集合V中的元素；d(i,j)表示節(jié)點i與節(jié)點j在網(wǎng)絡(luò)中的最短路徑長度；

定義網(wǎng)絡(luò)的半徑為，網(wǎng)絡(luò)所有點中的最小偏心度，即

其中，G表示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)；ecc(i)是前文eccen(i)的一個縮寫,表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點i的偏心度；

進一步地，定義網(wǎng)絡(luò)的中心為，網(wǎng)絡(luò)中所有偏心度等于網(wǎng)絡(luò)半徑的點，即

core(G)＝{i|ecc(i)＝radius(G),i∈V}

動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法目的是實現(xiàn)最小代價下選中的邊緣點進入網(wǎng)絡(luò)核心；

動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法，包括如下步驟：

步驟a、選定動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的演化規(guī)則，其中動態(tài)網(wǎng)絡(luò)具體表現(xiàn)為一系列時刻上的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài){G₀,G_T,G_2T,...}，任意兩個相鄰網(wǎng)絡(luò)的時間間隔為T，網(wǎng)絡(luò)從當(dāng)前狀態(tài)向下一個狀態(tài)演化，初始化網(wǎng)絡(luò)為G₀，初始化設(shè)定選中的邊緣點為目標(biāo)點；

步驟b、依照{(diào)T,2T,…}的時間順序演化當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)、計算當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的不同中心度指標(biāo)并檢查目標(biāo)點是否進入網(wǎng)絡(luò)中心，決定結(jié)束算法或繼續(xù)演化；

步驟c、檢查目標(biāo)點是否進入了動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心，即計算動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心集合，并決定結(jié)束本方法還是跳至步驟b；

至此，經(jīng)過步驟a到步驟c，完成了動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法及其模型構(gòu)造方法，其特征在于：所述的動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法目的是提供一種代理人基的核心-邊緣模型構(gòu)造方法，具體包括如下步驟：

步驟A、設(shè)定初始網(wǎng)絡(luò)G、設(shè)定迭代次數(shù)以及輻射范圍；

步驟B、依概率選擇當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)G中的一個點為目標(biāo)點；

步驟C、根據(jù)步驟a到步驟c描述的中心化算法，目標(biāo)點選擇G中的一個點建立連接；

步驟D、更新G，加入目標(biāo)點新建立的邊；

步驟E、檢查是否達到給定的迭代次數(shù)，并決定結(jié)束本方法還是跳至步驟B，

至此，經(jīng)過步驟A到步驟E，完成了基于中心化算法的核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)造。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法及其模型構(gòu)造方法，其特征在于：動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法中的步驟c，具體為：

c.1目標(biāo)點在動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心集合中，則結(jié)束本方法；

c.2目標(biāo)點不在動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心集合中，則跳至步驟b。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法及其模型構(gòu)造方法，其特征在于：步驟A中，設(shè)定的初始網(wǎng)絡(luò)一般為規(guī)則網(wǎng)絡(luò)，設(shè)定的迭代次數(shù)具體根據(jù)最終網(wǎng)絡(luò)的平均度數(shù)計算，設(shè)定的輻射范圍一般設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)的半徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法及其模型構(gòu)造方法，其特征在于：步驟B中，依概率選擇的機制具體包括：

1)、隨機選擇機制：完全隨機選擇目標(biāo)點；

2)、優(yōu)先選擇機制：選擇點的概率與度數(shù)相關(guān)，度數(shù)越大被選中的概率越高。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動態(tài)核心-邊緣網(wǎng)絡(luò)的中心化算法及其模型構(gòu)造方法，其特征在于：步驟E，具體為：

E.1達到給定的迭代次數(shù)，則結(jié)束本方法；

E.2未達到給定的迭代次數(shù)，則跳至步驟B。