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1、复杂网络仿真平台摘要复杂网络的概念已经在计算机、生物、物理以及社会科学等各个领域中得到广泛的应用。尽管复杂网络的类型举不胜举,但是所有的复杂网络都可以用共同的模型——图来描述。Pajek以网络图的模型为基础,以六种数据类型为形式,以其快速有效性和人性化的特点,为复杂网络的分析提供了一个仿真平台。它集成了一系列快速有效的算法用于分析复杂网络的拓扑结构,包括从局部的角度分析网络节点和边的性质、利用抽象化的手段分析网络的全局结构、实现各种类型网络图之间的相互转换以及随即图的生成等。Pajek利用一个三维的可视化界面,为用户提供了一系列可视化工
2、具。允许用户通过手动或者自动的调节节点位置、旋转网络图等方法,从视觉的角度直观地分析网络模型。此外,Pajek中的宏文件允许用户将一系列常用的操作保存为一个文件,从而能够有效地满足各种类型用户的不同需求。本文将结合具体的实例,分章节讨论Pajek在分析复杂网络拓扑结构中的应用。关键词:复杂网络,可视化,抽象化,有向图,无向图,权值EMULATOROFCOMPLEXNETWORKABSTRACTTheideaofcomplexnetwork,withthousandsofverticesandlines,havebeenwidelyapp
3、liedinmanydifferentareas,includingcomputer,biology,physicsandsocialscience,tonamebutafew.Althoughthetypesofcomplexnetworksareinnumerable,allofthemcanbedescribedbyacommonmodel,whichisknownasgraph.Basedongraphsandusingsixdatastructures,Pajek,whichisveryefficientandhumanize
4、d,isaprogramdesignedfortheemulationofcomplexnetwork.Thebasicsetofefficientalgorithmsareimplementedinittoanalyzethetopologyofcomplexnetworks,includinganalysisofthelocalnatureofverticesandlines,abstractiontogetaglobalviewofnetwork,transformationbetweendifferenttypesofnetwo
5、rks,generatingrandomnetworksandsoon.Pajekprovidetheuserwithsomepowerfulvisualizationtoolsonathree-dimensionedreferenceframe.Theusercanfurtherimprovethepicturemanuallyorautomaticallybymovingverticesorspin.Moreover,wecandefineanoftenusedsequenceofelementaryoperationsasamac
6、roandrunitasasinglecommand.Usingsystemsofmacros,Pajekisadaptedtospecialgroupsofusers.Inthisarticle,withsometypicalexamples,themainapplicationsofPajekarediscussedtoanalysisthetopologyofcomplexnetworks.Keywords:complexnetwork,visualization,abstraction,directednetwork,undir
7、ectednetwork,weight目录1引言11.1复杂网络的基本概念以及研究历史11.2Pajek的产生背景22Pajek的主要特点32.1计算的快速性32.2可视化42.3抽象化43Pajek的数据结构63.1Network(网络)63.2Partition(分类)93.3Permutation(排序)93.4Cluster(类)103.5Hierarchy(层次)103.6Vector(向量)104利用Pajek分析复杂网络基本性质124.1度的计算124.2两点间的距离134.2.1两点间的最短路径134.2.2复杂网络的直
8、径154.2.3K步之内的路径154.2.4复杂网络的测地矩阵(GeometricMatrices)154.3k近邻(k-neighbors)164.4聚类系数174.4.1CC---聚类系数1714.4.