复杂网络基础理论 PDF下载

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；；；；；；；；；；；；；；；；　　《普通高等教育“十二五”规划教材：复杂网络基础理论》科学根植在理论基础之上。理论是对经验现象或事实的科学解说和系统解释。顾名思义，复杂网络作为一门新兴科学，是对存在的网络现象及其复杂性进行解释的学科。首先，它研究的是网络现象。网络在自然界和人类社会中普遍存在，包括自然界中天然存在的星系、食物链网络、神经网络、蛋白质网络；人类社会中存在的社交网络、传染病传播网络、知识传播网络；人类创造的交通网络、通信网络、计算机网络等。网络科学作为一门交叉学科，主要研究利用网络特性描述物理、生物和社会等现象，进而建立这些现象的预测模型或分析模型，并利用网络的静态特性和动力学特性来解释这些现象。；；；；；；

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；；；；；；；；；；；；；；；；　　《普通高等教育“十二五”规划教材：复杂网络基础理论》科学根植在理论基础之上。理论是对经验现象或事实的科学解说和系统解释。顾名思义，复杂网络作为一门新兴科学，是对存在的网络现象及其复杂性进行解释的学科。首先，它研究的是网络现象。网络在自然界和人类社会中普遍存在，包括自然界中天然存在的星系、食物链网络、神经网络、蛋白质网络；人类社会中存在的社交网络、传染病传播网络、知识传播网络；人类创造的交通网络、通信网络、计算机网络等。网络科学作为一门交叉学科，主要研究利用网络特性描述物理、生物和社会等现象，进而建立这些现象的预测模型或分析模型，并利用网络的静态特性和动力学特性来解释这些现象。；；；；；；

内容简介

　　《普通高等教育“十二五”规划教材：复杂网络基础理论》是复杂网络基础理沦的入门教材。本书取材广泛，内容全面、新颖，反映了十多年来复杂网络理论的新研究动态和作者的部分研究成果。全书共分八章。*章主要介绍与复杂网络有关的基本知识。第二章详细介绍了网络的拓扑结构和静态特征。第三章从机制模型的不同类型入手分别介绍了规则网络、随机网络、小世界网络、无标度网络、层次网络、确定性网络和自相似网络。第四章介绍复杂网络L的流行病传播、舆论传播和知识传播以及数据包传递和拥塞控制机理。第五章介绍复杂网络的混沌同步。第六章介绍复杂网络中的搜索算法与策略、社会网络的分散式搜索以及P2P网络和WWW网络中的搜索。第七章介绍复杂网络中的重要节点挖掘和社团挖掘原理和算法。第八章介绍复杂网络中的演化博弈、抗毁性分析以及抗毁性优化和修复策略等。为便于消化和理解书中内容，每章末附有习题，书末给出大量参考文献。

　　《普通高等教育“十二五”规划教材：复杂网络基础理论》可作为高等院校计算机科学与技术、通信工程，应用数学、生物科学、应用物理学、社会学等专业本科生和研究生的教材，也町供从事复杂性科学和网络科学等领域工作的教学、科研人员参考。

作者简介

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第一章 绪论
1.1 引言
1.2 网络科学理论发展的三个时期
1.3 复杂网络的概念和特性
1.4 数理统计基础
1.5 图论的基本概念
1.6 复杂网络的研究内容和意义
1.7 本书内容安排
习题

第二章 网络拓扑结构与静态特征
2.1 引言
2.2 网络的基本静态几何特征
2.3 无向网络的静态特征
2.4 有向网络的静态特征
2.5 加权网络的静态特征
2.6 网络的其他静态特征
2.7 复杂网络分析软件
习题

第三章 网络机制模型
3.1 引言
3.2 规则网络
3.3 随机网络
3.4 小世界网络
3.5 无标度网络
3.6 层次网络
3.7 确定性网络
3.8 自相似网络
习题

第四章 复杂网络上的传播动力学
4.1 引言
4.2 复杂网络上的流行病传播
4.3 复杂网络上的免疫策略
4.4 复杂网络上的舆论传播和知识传播
4.5 复杂网络上的数据包传递和拥塞控制
习题

第五章 复杂网络的混沌同步
5.1 引言
5.2 混沌理论
5.3 混沌同步理论
5.4 复杂网络的完全同步判据
5.5 复杂网络的混沌同步
习题

第六章 复杂网络中的搜索
6.1 引言
6.2 广度优先搜索
6.3 随机行走搜索
6.4 最大度搜索
6.5 社会网络的分散式搜索
6.6 Internet中的搜索
习题

第七章 复杂网络中的挖掘
7.1 引言
7.2 重要节点挖掘研究现状及评价指标
7.3 常见重要节点挖掘方法
7.4 社团结构挖掘研究现状及评价指标
7.5 常见社团挖掘方法
习题

第八章 复杂网络中的博弈
8.1 引言
8.2 博弈论概述
8.3 复杂网络中的演化博弈
8.4 复杂网络的抗毁性分析
8.5 复杂网络的抗毁性优化和修复策略
习题
参考文献

免费在线读

3.6层次网络
　　人们研究复杂网络的最终目的是为了了解网络结构对发生于其上的动力学行为前-影响。实际网络通常都具有某些非平凡特性，如小世界、无度、模体（motif）和模块性（modularity）、层次结构（hierarchy）、自相似性等。小世界指的是从平均意义来说网络中的每个节点仅通过几步的跳跃就可到达网络中其他任何一个节点。无标度则指的是节点度分布遵循幂律分布。模体是指在某些网络子图当中存在一些紧密相连的节点，它们在网络中的出现几率非常大。模块一般是指一个网络可以被分解成一些连接比较松散的模块，但在这些模块内部，却连接紧密。很多实际网络都是多层次的，小世界和无标度特性往往同时存在，而且，它们在不同的结构层次下，往往还具有自相似的特性。本节讨论层次网络，先介绍模块性和模体的概念，然后介绍层次网络的概念和构造方法。
　　3.6.1 模块性和模体
　　1.模块性
　　一般而言，模块（modular）是指一组物理上或功能上连接在一起的、共同完成一个相对独立功能的节点。许多实际系统都包含模块，例如社会网络中的一群朋友或WWW上相似主题的网站。在许多复杂工程系统设计中，如现代化飞机组件和芯片设计，高度模块化结构是一个基本设计要求。实际上，网络模块化结构研究由来已久，它最早的原型是计算机科学领域中的图形分割问题。当前，复杂网络都可以表示为图的形式，因此网络模块化分析的模块划分（或识别）方面的研究仍然可以归结为图论中的子图划分（或识别）问题。一般情况下，它是一个NP难题。这从另一方面说明了复杂网络本身的复杂性，而正是这种复杂性使得人们采用还原论方法难以刻画它们所代表的复杂系统的组织原理。我们需要从系统的角度去发现这些复杂网络的特征，这也正是人们发现上述“小世界”、无标度和集聚系数等特征时采用的方法。所以，为了更好地理解系统的组成方式和原理，首先分析一下复杂网络的模块性与其发挥的功能之间的相互关系。
　　由于大量系统中都存在模块性特征，复杂网络的模块分析方法可以应用于很多领域。生物网络是近年来大量兴起的一类自然（非人工构建）网络，而模块性是生物系统中各种网络普遍具有的特点。在这些生物网络中，各个模块（通常称为功能模块）都承担着不同的生物学功能。例如，基因调控网络中的共调控的生物大分子集合调控着细胞周期的不同时相过程；蛋白质相互作用网络中的复合物构成的模块、蛋白质-DNA复合物构成的模块是很多生物功能的核心部件。模块是实现生物功能的主体。根据不同的研究目的或者不同的模块识别方法，模块的定义各不相同。当前，生物学复杂网络的模块化研究主要集中在划分网络模块的方法上。人们基于网络拓扑（或者加入其他信息，如基因芯片数据、结合位点序列数据、表型数据等）识别出网络的模块。通过分析这些模块与功能注释之间的关系来说明模块划分（或识别）方法的有效性，并将网络拓扑结构与功能注释相互联系起来。模体性的研究使得计算机科学在生物系统中的应用从生物信息学上升到系统生物学的角度。由于在生物系统漫长的进化过程中，各种生物网络变得越来越复杂，因此了解这些生物复杂网络的模块性特征、揭示其构成机理，不仅有利于发现生命的奥秘，更可以借鉴其原理构建更高效、更复杂且应用更广泛的人工系统。
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