基于MATLAB的复杂网络SIR病毒传播动态仿真分析系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现了小世界网络与无标度网络的构建，并集成SIR传播模型进行动态仿真。系统支持模拟病毒传播过程，提供网络拓扑演变可视化与关键参数分析功能，适用于复杂网络流行病学研究。

详 情 说 明

基于复杂网络结构与传播参数的SIR病毒传播动态仿真与分析系统

项目介绍

本项目是一个集复杂网络建模、传染病动力学仿真与可视化分析于一体的科研与教学工具。系统能够生成具有不同拓扑特性（小世界网络/无标度网络）的复杂网络，并在其上模拟SIR（易感-感染-恢复）传染病的传播过程。通过结合网络科学与流行病学模型，本系统旨在帮助研究者深入理解网络结构如何影响病毒的传播动态，并对关键流行病学指标进行定量分析。

功能特性

• 灵活的网络构建：支持生成小世界网络（WS模型）与无标度网络（BA模型），可精确控制网络规模、连接概率等拓扑参数。
• 精确的传播仿真：实现了基于常微分方程的SIR模型离散时间仿真，提供欧拉法与龙格-库塔法两种数值求解器，可调节感染率、恢复率等核心参数。
• 动态过程可视化：实时展示病毒在网络中的传播过程，支持生成传播动态动画（GIF/MP4格式）与S/I/R人群比例随时间变化的曲线图。
• 深入的拓扑分析：自动计算并分析网络密度、平均度、聚类系数、平均路径长度等拓扑特征。
• 关键的传播指标计算：定量输出基本再生数（R0）、感染峰值时间、最终感染规模等关键流行病学指标，辅助评估传播风险与干预效果。

使用方法

1. 参数配置：在主函数或配置文件中设置网络参数（节点数、连接/重连概率）、传播参数（感染率、恢复率、初始感染比例）以及仿真参数（时间步长、总时长）。
2. 运行仿真：执行主程序，系统将依次完成网络生成、传播模拟、数据计算与图形绘制。
3. 结果分析：查看生成的动态传播动画、时间序列曲线图以及命令行窗口中输出的拓扑特征与传播指标报告。
4. 参数探索：通过修改参数设置，重复上述步骤，可系统研究不同网络结构或传播条件对疾病扩散的影响。

系统要求

• 操作系统：Windows / macOS / Linux
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 必要工具箱：MATLAB基础环境（无需额外工具箱）

文件说明

主程序文件作为整个系统的调度与控制中枢，承担了核心功能集成与流程 orchestration 的角色。它统筹完成了从用户参数输入、复杂网络模型构建、SIR传播动力学微分方程数值求解、仿真过程动态可视化到最终数据分析与图表输出的全流程任务。具体而言，该文件实现了网络生成算法的调用、传播过程的离散时间推进计算、各时间步网络状态的可视化渲染与动画合成，并对仿真结果进行统计分析和关键指标提取。