复杂网络仿真平台研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文
摘要
复杂网络是描述复杂系统的一种很重要的方法。近年来随着复杂网络研究热度
的上升,面对具有成千上万节点的复杂网络,计算机强大的计算能力大大提高了研
究效率,复杂网络仿真软件的开发对复杂网络的研究是一项重要的基础工作。
本文是对复杂网络仿真平台的初步研究,首先总结了复杂网络结构和动力学方
面的基本理论和应用,然后在此基础上使用 R 环境和基于 C 核心语言的开源软件包
Igraph 完成了复杂网络仿真平台的核心算法部分的研究工作,这些基础算法包括以
下几个方面:以多种形式生成给定类型和参数的复杂网络;将生成的复杂网络读出
和写入到特定格式的文件中;以 2D 和 3D 的方式生成网络拓扑图并实现多种效果的
可视化;利用经典算法计算复杂网络研究中用到的重要统计参数;实现复杂网络动
力学行为的简单仿真研究。实现了以上的各项功能,论文最后在该仿真平台上进行
了小世界网络上的 SIS 疾病传播模型的仿真研究,将得出的结论与前人所做的研究
相关结论做对比,讨论该仿真平台的实用性。
本文的研究结合复杂网络的基础理论研究和 R 环境、Igraph 软件包的相关技术,
采用各种经典算法实现复杂网络仿真研究的基本算法,并用实例来演示上述的仿真
平台的各项功能,再将实现的功能综合应用到小世界网络上的 SIS 模型的疾病传播
仿真研究,对比得出该复杂网络仿真平台的实用性。本文的研究成果对以后的复杂
网络仿真平台的研究和复杂网络的理论研究都具有十分重要的意义。

关键词:复杂网络仿真平台 Igraph R 环境









I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
work is an important method to plex system. The theory of
work has made considerable process during the last years. With millions of
nodes and edges, puting ability puter speed up the study plex
network. The developing of software work study is an important basic
work.
This thesis is the first step of the study work simulation platform.
First, the thesis summarizes the conclusion of the structure and dynamics plex
network. Then using the free software package Igraph and the R environment, the thesis
complete the basic algorithem on the simulation platform work. These
algorithem includes: creating all kinds work with specific type and parameters;
reading and writing the graph data from and to files; generating layouts for the graph
drawing; calculating structural properties of graph; simulating the simple dynamic process
on works. At the end of the thesis, With all the algorithem, the thesis
simulate an integrated case work, which is the spreading of disease in the
small work. Comparing the existing conclusion to the simulating conclusion, the
validity of this platform will be illustrated.
This thesis integrate the theory study and the R environment、Igraph software
package. Basic on the classic