网络科学导论期中项目报告new

'网络科学导论期中项目报告1徐健2010年5月期中项目：编写程序，实现BA无标度网络模型，并生成具有10000个节点和30000条边的网络；画出它的度分布，并确认度分布系数；计算它的平均度，平均最短路径，和平均聚类系数。我在VisualStudio2008编译环境下用C#语言实现了这个程序，并额外增加了更强的定制性，可以由用户自己设定BA模型的生成参数（初始全连接网络节点数、每个新加节点发起连接数、节点数上限、边数上限等），如下图：1徐健，复旦大学电子信息科学与技术，本科08级，学号08300720045 网络科学导论期中项目报告，徐健，电子信息科学与技术08300720045，2010年5月按软件的默认设定，生成一个具有10000个节点和30000条边的网络，初始全连接网络节点数设为4，每个新加节点发起连接数设为3，程序运行结果如下：程序首先按要求生成了一个BA无标度网络，并将它以三元组的形式输出到了文件。为了说明此程序生成的网络的确为BA无标度网络，可以用pajek软件进行可视化处理。2 网络科学导论期中项目报告，徐健，电子信息科学与技术08300720045，2010年5月（上图是只生成了30个节点的情况，若节点数太多，pajek就画不出来了。在此图中可以看到，一开始生成的几个节点的度都比较高，后面新加的节点的度普遍偏低，这是“增长”和“优先连接”共同作用的结果，展示了“Richgetsricher”的现象）随后，程序计算得此网络的聚类系数为0.0058。程序还依得到的聚类系数和网络规模报告出，当网络规模充分大时BA无标度网络不具有明显的聚类特征。程序随后计算了此网络的平均最短路径，约为4.15，这对于一个有10000个节点的网络来说，是相当小的，充分说明了BA无标度网络所具有的“小世界”特性。程序再计算出了此网络的平均度为6，并统计了这个网络的度分布，以“度频率”的格式输出到了文件。下面根据生成的度分布统计数据，在双对数坐标下画出度分布图：3 网络科学导论期中项目报告，徐健，电子信息科学与技术08300720045，2010年5月可以看出，这个结果是典型的幂律分布，结合初始设定的m=3，很好地切合了BA网络的度分布函数2(mm1)23Pk()2mkkk(1)(k2)随机抽取几个点作计算，都满足度分布系数γ等于，验证了传统的无标度网络模型生成的图的度分布系数固定在的结论。综上，此程序实现了无标度网络模型，能按要求生成具有个节点和条边的网络；能计算生成网络的平均度、平均最短路径、平均聚类系数，各参数都能反映无标度网络的性质；依据程序生成的网络画出的度分布图像是典型的幂律分布，并能依此确认度分布系数为。此外，此程序的可定制性强，不仅能完成本次期中项目的任务，还可以灵活设定各种初始参数，为以后的工作所使用；并且运行速度快，操作简便直观，还可以将生成和统计结果输出成txt格式，以供进一步研究使用。4 网络科学导论期中项目报告，徐健，电子信息科学与技术08300720045，2010年5月附录1：输出网络示例（30个节点，初始4个节点，每个新节点发起3个连接）12113114118119111111171119121123124125126127121112131222122612281311321341351361371381310131215 网络科学导论期中项目报告，徐健，电子信息科学与技术08300720045，2010年5月3141315131813191320132113221323132713301411421431461481410141214161420142214291430152153157159151215161519152416 网络科学导论期中项目报告，徐健，电子信息科学与技术08300720045，2010年5月621631641613161716211626172173175179171017141715171818118318418111814181518211829191195197191611031104110717 网络科学导论期中项目报告，徐健，电子信息科学与技术08300720045，2010年5月10201102411025111111121118112311241125113211361143114711481153115711581151811523116411651169116171171117611716117231172411727118318 网络科学导论期中项目报告，徐健，电子信息科学与技术08300720045，2010年5月18711815118271182811911193119511925120312041201012131216121812221223122412226123312315123171232512451241012417125101251912523125281253019 网络科学导论期中项目报告，徐健，电子信息科学与技术08300720045，2010年5月26212661262212731271712718127291282128181282512941298129271303130413025110 网络科学导论期中项目报告，徐健，电子信息科学与技术08300720045，2010年5月附录2：上面网络对应的度分布102030.36666666666666740.250.160.06666666666666677080.13333333333333390.0333333333333333100110.0333333333333333120.0333333333333333130140150160170180190200.033333333333333311 网络科学导论期中项目报告，徐健，电子信息科学与技术08300720045，2010年5月附录3：程序主窗体源代码（主要算法实现都在主窗体内，详见注释）/**软件作者：徐健*复旦大学08级，信息科学与工程学院，电子工程系，电子信息科学与技术*学号：08300720045*版权声明：软件根据Barabási与Albert在2000年建立的BA无标度模型编写。参考了《复杂网络理论及其应用》第一版2.5节中关于BA无标度网络模型的相关部分。模型和算法版权归原作者所有。*此软件源代码在VisualStudio2008下用C#语言编写，仅供个人学习、交流之用，仅允许在个人计算机上编译。在获得原作者同意之前，不允许对其作任何形式的修改或以任何形式发布。*此软件exe程序必须在安装有.NetFramework2.0以上版本的计算机下运行。*如果发现bug，欢迎反馈。作者联系方式：xyjprc@gmail.com**///添加程序集usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.ComponentModel;usingSystem.Data;usingSystem.Drawing;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;usingSystem.Windows.Forms;usingSystem.Collections;usingSystem.Threading;usingSystem.IO;namespaceBA_Generator{publicpartialclassForm1:Form{//调用系统计时模块[System.Runtime.InteropServices.DllImport("Kernel32.dll")]staticexternboolQueryPerformanceCounter(reflongcount);[System.Runtime.InteropServices.DllImport("Kernel32.dll")]staticexternboolQueryPerformanceFrequency(reflongcount);//为提高效率，使用全局变量12 网络科学导论期中项目报告，徐健，电子信息科学与技术08300720045，2010年5月bool[,]graph;intNewEdges=0,TotalDu=0,vertex,edge,GraphScale,MaxEdge,InitVertex;int[]du;staticRandomrnd=newRandom();ArrayListCandidateProbability;//窗体初始化publicForm1(){InitializeComponent();Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls=false;}privatevoidnumericUpDown3_ValueChanged(objectsender,EventArgse){//限定节点数不能少于初始边数numericUpDown1.Minimum=numericUpDown3.Minimum+1;//限定每次发起连接数不能多于初始节点数numericUpDown4.Maximum=numericUpDown3.Value;}privatevoidnumericUpDown1_ValueChanged(objectsender,EventArgse){//限定边数不少于节点数numericUpDown2.Minimum=numericUpDown1.Minimum;}//子函数：连接边voidConnect(inta,intb){graph[a,b]=true;graph[b,a]=true;}//子函数：生成概率表voidBuildProbability(ArrayListlist,intcount){doubleprobability,temp=0;intm,n,LocalDu=0;for(m=0;m=1000)&&(c<0.2))textBox1.Text+="rn"+"当网络规模充分大时BA无标度网络不具有明显的聚类特征。";textBox1.SelectionStart=textBox1.TextLength;textBox1.ScrollToCaret();//在节点数较多的情况下，估计平均最短路径（参见《复杂网络理论及其应用》第1版26页）if(vertex>=1000){l=System.Math.Log(vertex)/System.Math.Log(System.Math.Log(vertex));textBox1.Text+="rn"+"平均最短路径约为："+Convert.ToString(l);}textBox1.SelectionStart=textBox1.TextLength;textBox1.ScrollToCaret();//构建度分布数组intMaxDu=0;for(m=0;mMaxDu)MaxDu=du[m];}int[]DuDistribution=newint[MaxDu+1];for(m=0;m