基于MATLAB的小世界网络Watts-Strogatz模型仿真工具

资 源 简 介

本项目实现Watts-Strogatz小世界网络的MATLAB建模与仿真，通过构建初始规则环状网络并执行随机重连操作，分析网络结构从规则到随机的过渡特性，适用于复杂网络研究与教学演示。

详 情 说 明

基于Watts-Strogatz模型的小世界网络建模与仿真分析

项目介绍

本项目实现了小世界网络模型的MATLAB仿真，采用经典的Watts-Strogatz算法构建介于规则网络与随机网络之间的网络结构。通过控制重连概率参数，研究网络从完全规则结构向随机结构转变过程中的拓扑特性变化规律，特别是小世界现象（高聚类系数与短平均路径长度并存）的出现条件。

功能特性

• 网络构建：生成初始规则环状网络，每个节点与最近邻节点连接
• 随机重连：根据指定概率对边进行随机重连，控制网络随机性程度
• 特征分析：计算关键网络参数包括平均路径长度、聚类系数和度分布
• 可视化展示：绘制网络拓扑结构图和参数变化曲线
• 参数扫描：系统分析不同重连概率下网络特性的变化规律

使用方法

基本参数设置

% 设置网络参数 N = 100; % 网络节点数量 K = 4; % 初始近邻连接数 p = 0.1; % 边重连概率（0-1之间） seed = 123; % 随机数种子（可选，用于结果复现）

运行仿真

执行主程序文件即可完成网络构建、特性分析和结果可视化。

输出结果

• 网络邻接矩阵（稀疏矩阵格式）
• 网络拓扑结构可视化图形
• 关键指标数据：平均路径长度、聚类系数、度分布
• 参数扫描分析图展示小世界特性随重连概率的变化

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 需要安装Statistics and Machine Learning Toolbox
• 推荐内存：4GB以上（针对大规模网络仿真）

文件说明

主程序文件实现了完整的Watts-Strogatz小世界网络仿真流程，包括网络模型的初始化构建、基于概率的边重连操作、网络拓扑特征参数的计算与输出，以及多种可视化功能展示网络结构和参数变化规律。该文件通过模块化设计集成了参数输入、算法执行和结果分析的全套功能，支持单次仿真和参数扫描两种运行模式，能够生成邻接矩阵、特征指标和图形化分析结果。