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弱无标度网络生成模型的分析。 (英语) Zbl 1450.05082号

摘要:人们普遍认为真实网络是无标度的,具有度的节点分数(P(k)满足幂律(P(k)propto k^{-\gamma}\text{for}k>k{min}>0)。优先依恋是一种被认为负责组织这些网络的机制。在许多实际网络中,与(k>k{min})的度分布相比,(k{min{)之前的度分布变化很慢,达到均匀的程度。在本文中,我们提出了一个模型来描述整个范围内(k>0)的这种特殊度分布。我们采取两步走的方法。在第一步中,我们在每个时间戳向网络添加一个新节点,并使用优先连接方法将其与现有节点连接。在第二步中,我们使用基于均匀概率分布的节点选择在现有节点对之间添加边。我们的方法生成了弱无标度网络,该网络密切遵循真实世界网络的度分布。我们在离散域中对模型进行了全面的数学分析,并将这些模型生成的度分布与真实网络的度分布进行了比较。

MSC公司:

05C82号 小世界图形、复杂网络(图形理论方面)
90B10型 运筹学中的确定性网络模型

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;科内克特
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[36] A度分布递归关系的一般形式
[37] 这里将导出度分布递推关系的一般形式。递归公式
[38] writesPk,t+1,递减时间t+1的节点的秩,根据Ph,tforh=k,k−1。。网络
[39] 生成弱无标度网络17
[40] 进化基于节点和边缘步骤。无论∆mt是否恒定,该公式都有效
[41] 对于所有时间步长或根据规则(在B中给出)而变化。关系fork=1。重复使用方程(13)计算l=1,2,…,∆mt,我们得到
[42] 我们将写出递归关系fork>1的一般形式。设Φ=t+12且Ψ=1−t+12。然后重写递归关系(12),对于forl=1和generall,格式如下:
[43] 18拉希尔·安瓦尔、穆罕默德·伊尔凡·优素福、穆罕默德·阿比德
[44] 方括号中的最后一项仅在nq=∆mt<k−1时出现。在限额申请期间,
[45] 限制→ ∞, 只有当∆mt为固定值时,才会出现这种情况。在另一种情况下,式中∆mt
[46] 变化,∆mt→ ∞, 此术语不出现在递归关系中。进一步简化,我们得到q
[47] (t+1)Pk,t+1=1−Ck,∆mtPk,t+1−Ck-n,∆m+Ck−n+1,∆mtPk−n,t 2mtt2mtt2mtt
[48] 对于n=0,我们得到k0
[49] 关键观察:在推导这些系数的精确形式之前,我们列出了关于这些的几个关键点
[50] 系数。00
[51] 生成弱无标度网络19 0
[52] ofl=内切。对于l<n,Ck−n,l=0。用数学形式表示,forn=1,2…and n<k,0
[53] Ck,∆mt 0
[54] 最后,k−12∆mt−12k−12∆mt
[55] 20拉希尔·安瓦尔,穆罕默德·伊尔凡·优素福,穆罕默德·阿比德00
[56] 最后我们得到k−20k−20
[57] Ck−n,∆均相同。顺序Ck−n,∆mtisO(∆mtn)×O(1)=O((∆met)n)。ttnt公司
[58] A.1∆mt=α
[59] 当边数为固定常数α时,本节推导了ranksPk的递推关系
[60] 每个时间步。
[61] k=1考虑方程。(A.1)对于∆mt=α
[62] 生成弱无标度网络21或
[63] 递推关系式。(A.2)。Ck,α
[64] tPk,将被L.H.S.(A.2)上的项抵消。tCk,αPk,tapproches to−k+2αP2(α+1)k。
[65] 22拉希尔·安瓦尔、穆罕默德·伊尔凡·优素福、穆罕默德·阿比德
[66] θCk−2,α中的最大阶项为O(1t)阶。术语tCk−2,α在接受极限时消失为0
[67] 限制→∞. Ck−n,αfork>nforn=3,4。。。
[68] tCk−n,α的顺序为1−1。。。应用限制时消失。现在我们都有limitslit→∞tCk−n,α用于确定方程式(A.2)的极限值。
[69] 应用极限的方程式(A.2)变为k−1k
[70] B变量∆mt
[71] 这里,为了完成,我们将讨论∆mt随时间变化并发现复发的情况
[72] 关系。它在每个时间步长t处变化,∆mt+1与
[73] 边乘以节点数。递归关系将仅正式派生。
[74] B.1时间步长t的边缘步数
[75] 完成时间步长t时的边数(完成节点和边步长)为t.∆百万吨
[76] 是在边缘步骤中要添加的边缘数。如前所述,这个数字是确定的
[77] 边数除以节点数。∆mt=dβmtte−1,参数β为实数
[78] 大于1。对于当前分析,β∈(1,2)。节点步骤之后,边的总数
[79] aremt+1.mt+1是节点和边步骤完成后的边总数
[80] 根据关系式mt+1=mt+∆mt+1,
[81] 我们选择β,使得βmtt>>1,∆mt≈βmtt。
[82] 这意味着,β
[83] 生成弱无标度网络23
[84] 它为大数的阶乘提供了很好的近似,可以在这里用于获得简化形式
[85] 上述表达式的一部分。使用此近似值,表达式形式t+1减少为1(β+t)β+t+12
[86] B.2学位分布的担保关系
[87] k=1再次考虑方程式A.1。
[88] 让我们把方程写成这样一种形式,我们可以消去最高阶项。2∆mtk2∆mtk
[89] R.H.S.出现。现在我们来评估L.H.S.极限。2∆mtk
[90] 是L.H.S.极限的简化形式。
[91] 24拉希尔·安瓦尔(Raheel Anwar)、穆罕默德·伊尔凡·优素福(Muhammad Irfan Yousuf)和穆罕默德·阿比德(Muhamma Abid Equating both limits),
[92] 0,1, . . . Ck,∆mt
[93] tCk,∆mt),2∆mtk
[94] 序β-1。因此,系数为Pk,其阶数为O(∆mt)。Ck−1,∆mt该系数存在fork>1。
[95] 生成弱无标度网络25 ConsidentCk−1,∆mt,
[96] 包含2∆mta最大阶项。Thus2∆mt为最大阶数Pk−1,t。简而言之,
[97] O(tβ−1)是tCk−1、∆mtPk−2、∆mtfork>2的顺序。该系数存在fork>2。
[98] 因此,最大阶数系数Pk−2,即阶数O(t2β−3)。此项除以项
[99] 阶数O(tβ−1)的结果是生成阶数β−2的项,对于β<2,该项将接近于0。Ck−n,∆mtfork>nforn=3,4。。。
[100] Ck−n,∆mt=ak∆−mnΨ∆mt−nΦnwithak−nis of O(∆mn t∆mtt)。
[101] 通过方程bytβ−1,我们得到了系数Pk−n,tof阶(n−1)(β−2),对于β<2on,系数为0
[102] 应用极限→∞. 因此,在应用微光→∞到(A.2),得到以下表达式:lim1+2∆mt+。Pk=lim[2∆mt]Pk−1。
[103] 或Pk=P1。
[104] 平稳度分布。那么上述关系表明limt→∞Pk,吨Pkand结果
[105] intoPk≡0∀k,这与约束相矛盾。这意味着我们没有得到平稳分布
[106] 并且它是时间相关的,满足约束PKk=1tPk,t=1,其中Ktas是
[107] 网络节点,在每个时间步长都在增长。网络不再是无标度网络,而是转换
[108] 度分布均匀的网络。我们可以估计Kt的价值。为了大,为了所有人
[109] k>1,
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