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群落结构的复杂网络及其交通行为的研究

作　者: 崔迪
导　师: 高自友
学　校: 北京交通大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 复杂网络无标度网络小世界网络群落结构级联失效均衡配流
分类号: U113
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
下　载: 779次
引　用: 3次
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内容摘要

近几年,复杂网络的研究受到国内外学者的广泛关注。复杂网络的研究方法为研究系统的复杂性提供了新视角和新方法。小世界效应与无标度特性的科学发现掀起了对复杂网络结构及其动力学特性的研究热潮,提高了人们对现实世界的科学认识。随着研究的深入,对于复杂网络的探讨已经渗透到社会学、生物学、物理学、经济学、计算机科学以及交通运输等各研究领域中。很多大型的复杂网络都呈现出一种特性——群落结构。也就是说:整个网络由若干个群落结构所组成,每个群落结构内部节点之间的连接相对比较紧密,但各个群落结构之间连接相对比较稀疏。研究这些网络不仅对人们的工作和生活具有重要的现实意义,而且对人类了解自然界和生物系统具有深远的科学意义。本论文主要研究了带有群落结构的复杂网络上的级联失效行为和流量特性,研究工作和创新点主要有如下几个方面:(1)基于耦合映象格子方法研究带有群落结构的小世界网络和无标度网络上的节点的级联失效行为。先后研究了群落结构的平均度、群落结构的重连概率对于级联失效过程中失效节点数的影响。重点研究基于四种不同的攻击策略下,外部干扰、失效的节点数以及群落结构的模块度对级联失效行为的影响。最后考虑了外部干扰服从正态分布的情况下,通过正态分布的均值和方差分别表示外部干扰的强弱和波动,从而研究外部干扰对复杂网络中的边的级联失效行为所产生的影响。(2)基于网络均衡配流模型研究带有群落结构的复杂网络中的流量特性。基于三种网络均衡配流模型研究带有群落结构的复杂网络上的拥挤程度和效率,分析和研究了OD需求和群落结构的模块度的影响。(3)提出并研究了一个带有群落结构的非对称演化网络模型。应用平均场理论进行近似分析,并通过数值模拟进行验证,发现该模型的效用分布具有一定的幂律特性,而度分布在连接概率较小时,具有指数衰减的特性;而在连接概率较大时,具有幂律分布的特性。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-25
  1.1 研究背景和意义  11-14
  1.2 国内外研究现状  14-22
    1.2.1 复杂网络理论的研究现状  14-18
    1.2.2 与群落结构相关的研究现状  18-22
  1.3 论文研究的主要内容与方法  22-25
2 基础理论  25-39
  2.1 复杂网络的基础知识  25-29
    2.1.1 复杂网络的基本概念  25-26
    2.1.2 复杂网络理论的统计特性  26-29
  2.2 复杂网络的基本分类  29-32
  2.3 复杂网络的群落结构(模块性)  32-35
  2.4 网络均衡配流模型  35-37
    2.4.1 用户均衡配流模型(UE模型):  35-36
    2.4.2 系统最优模型(SO模型):  36
    2.4.3 系统均衡模型(SE模型):  36-37
  2.5 网络均衡配流模型的求解算法  37-38
  2.6 本章小结  38-39
3 基于耦合映象格子方法研究群落结构中的级联失效行为  39-71
  3.1 级联失效行为和耦合映象格子方法  39-40
  3.2 带有群落结构的小世界网络中的级联失效行为  40-53
  3.3 带偏好连接的群落结构中的级联失效行为  53-60
  3.4 复杂网络中的边的级联失效行为  60-68
  3.5 本章小结  68-71
4 群落结构中的流量特性  71-81
  4.1 复杂网络上的流量特性  71-72
  4.2 基于均衡配流原理研究群落结构的流量特性  72-78
    4.2.1 带有群落结构的小世界网络中的均衡配流问题  73-75
    4.2.2 带有群落结构的无标度网络中的均衡配流问题  75-78
  4.3 本章小结  78-81
5 非对称演化的群落结构的网络模型  81-91
  5.1 群落结构与非对称性演化机制  81-82
  5.2 非对称演化的群落结构的网络模型的建立  82-83
  5.3 理论分析与数值模拟  83-89
  5.4 本章小结  89-91
6 总结与展望  91-93
  6.1 研究总结  91
  6.2 研究工作展望  91-93
参考文献  93-103
作者简历  103-107
  博士期间发表的主要论文  103
  攻读博士学位期间参加的科研项目  103
  获奖情况  103-107
学位论文数据集  107

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