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【6h】

复杂网络的统计力学特征及无标度特征形成机理的研究

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目录

摘要

引言

第一章复杂网络理论的产生与发展概况

1.1复杂网络

1.2表征网络特征的三个基本物理量

1.2.1度分布

1.2.2平均路径长度

1.2.3成团系数

1.3复杂网络理论的产生与发展

1.3.1随机图理论

1.3.2小世界网络理论

1.3.3无标度网络理论

1.4本章小结

第二章随机网络和小世界网络的理论模型及研究方法

2.1随机网络

2.1.1随机网络

2.1.2随机网络的度分布

2.1.3随机网络的平均路径长度

2.1.4随机网络的成团系数

2.2小世界网络

2.2.1规则网络及其模型

2.2.2 Watts-Strogatz模型

2.2.3小世界网络的平均路径长度

2.2.4小世界网络的成团系数

2.2.5小世界网络的度分布函数

2.3本章小结

第三章无标度网络的特殊性及理论研究方法

3.1复杂网络研究中无标度网络的特殊性

3.1.1无标度网络存在的普遍性

3.1.2无标度网络的鲁棒性和脆弱性

3.1.3无标度网络的马太效应

3.1.4例外

3.2 BARABASI-ALBERT模型

3.2.1 B-A模型的动力学机制

3.2.2 B-A模型

3.3 B-A模型的几种动力学理论研究方法

3.3.1连续介质理论

3.3.2主方程方法

3.3 3速率方程方法

3.4 B-A模型中的另外两个重要的网络特征

3.4.1平均路径长度

3.4.2成团系数

3.5本章小结

第四章无标度网络的嵌入-删除-补偿模型的建立及分析

4.1传统B-A模型的不足及改进思路

4.1.1传统B-A模型存在着不足

4.1.2 B-A模型的改进思路

4.2嵌入-删除-补偿模型

4.2.1嵌入-删除-补偿模型设计

4.2.2速率方程

4.2.3本模型的度分布特征及幂律指数

4.3网络的鲁棒性和脆弱性分析

4.4本章小结

第五章生灭过程理论在复杂网络研究中的应用

5.1复杂网络的一般生灭方程形式

5.1.1生灭过程及方程形式

5.1.2度分布的生成函数G

5.2复杂网络的平均路径长度

5.3随机网络的生灭过程

5.4 B-A模型中网络动力学过程及生灭方程解析

5.5本章小结

第六章结论及建议

6.1主要结论

6.2两点建议

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录

攻读学位期间参加研究的项目

附:学位论文原创性声明及学位论文使用授权的声明

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摘要

复杂网络可以用来描述自然界中大量存在的复杂系统,可是到目前为止,人们还没能找到一种能够描述复杂网络整体行为的方法,只能从不同的侧面建立一些特定的模型来解释实际网络中存在的部分规律,本文重点对复杂网络的统计力学特征及无标度特征形成机理进行研究。  本文在介绍复杂网络目前研究现状的基础上,重点分析了Barabási-Albert(B-A)模型的动力学机制及理论方法。然后针对B-A模型设计上的不足,建立了一种新的无标度网络模型——嵌入-删除-补偿模型,并用连续方程方法来分析,得出结论为:产生无标度网络的根本动力学机制是链接的偏好选择,其幂律度分布指数γ=3的本质原因是链接的线性偏好选择。  本文提出可以运用生灭过程理论来分析和研究复杂网络,并运用生灭过程理论分析和研究复杂网络中度为k的节点数的涨落过程及某些特性,导出复杂网络中节点度分布的生成函数和平均路径长度的一般形式,其中平均路径长度的形式和文献[R.Albert,2002]非常吻合。本文还以B-A模型为例分析导出无标度网络中度为k的节点数的涨落函数式。

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