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在分析网络结构时,连接矩阵(邻接矩阵)是表示节点间关系的核心工具。对于无向网络,矩阵的对称元素表示节点间是否存在连接;有向网络则通过非对称矩阵表示方向性,而加权网络会在矩阵元素中存储连接权重。
节点度数计算 无向图:某个节点的度数即其对应行(或列)非零元素的总和,等同于该节点的连接数。 有向图:需区分入度(其他节点指向该节点的连接数)和出度(该节点指向其他节点的连接数),分别对应矩阵列和行的非零元素和。 加权网络:度数计算可保留权重信息,直接对行或列元素求和(此时称为“强度”而非度数)。
度分布分析 统计所有节点的度数并绘制直方图或概率分布图,可揭示网络整体连接模式。例如:幂律分布暗示无标度特性,泊松分布则对应随机网络。
中介中心性(加权有向网络) 衡量节点作为“桥梁”的重要性,计算步骤如下: 通过Dijkstra等算法获取所有节点对的最短路径(权重视为距离)。 统计经过目标节点的最短路径占比。若存在多条等长最短路径,则按比例分配贡献值。 对有向网络需注意路径方向性,通常需分别计算入边和出边的影响。
注意事项 权重标准化:若权重代表连接强度(如流量),中介中心性计算可能需取倒数(权重→距离转换)。 稀疏矩阵优化:对于大型网络,建议使用稀疏矩阵存储和并行化算法加速计算。