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复杂网络的结构和动力学是当今复杂网络理论及其应用研究的核心内容,而网络演化机制及其建模是近年来复杂网络引人关注的前沿课题之一。本文基于真实世界中不同类型复杂网络的生成机制和演化规律,通过对网络边权演化过程中统计性能和动力学特征的分析,致力于研究具有边权演化特征的复杂网络的建模、分析和仿真,其主要的工作概括为如下三个方面:
一:提出两个边权全局演化的加权网络模型。与著名的边权局部演化的Barrat-Barthelemy-Vespignani ( B B V )模型所不同的是,在这两个模型中边权均是全局演化的。另外,注意到许多真实的系统具有加速增长的特性,而许多加权网络模型却忽略了这种特性,所以本文又提出了一个加速增长的加权网络模型。该模型能够很好地反映加速增长对加权网络演化的影响。
二:构建局域世界随机增长的加权网络模型。在该模型中,新节点择优的局域世界是不断增大的,这与局域世界保持不变的局域世界演化网络模型是完全不同的。此外,在该模型中,新节点除了以较大的概率在局域世界内择优连接之外,还以较小的概率在局域世界外择优连接,并且已有的节点之间允许有新边的生成。
三:建立点边同时变化的加权网络模型。在这个模型中,不仅考虑了新节点的加入以及新节点与老节点之间有新边的生成,还考虑到了老节点之间边的重新生成、已有边的删除以及老节点的删除。而已有的许多模型只考虑了新节点的加入以及新节点与老节点之间有新边的生成,没有考虑其它特征。
本文的结果表明这些模型生成的网络的度分布、点强度分布和边权分布均为幂律分布。特别地,这些幂律指数都是非普适的,都与各自的网络参数有关。另外,在许多真实网络中所发现的这些分布具有的低头和胖尾现象,也能被这些模型反映出来;最后论文还指出这些模型的点强度高度依赖于度,且它们之间服从幂律关系,这也与许多的实证研究结果相符。本文的结果有助于深入阐释真实世界中许多加权网络的演化特征及其规律, 对于揭示复杂网络的结构和功能具有一定科学意义,同时对于在实际工程中网络的设计和优化等潜在应用也具有一定的参考价值。