复杂网络聚类系数和平均路径长度计算的MATLAB源代码

复杂网络聚类系数和平均路径长度计算的MATLAB源代码
复杂网络聚类系数和平均路径长度计算的MATLAB源代码

复杂网络聚类系数和平均路径长度计算的MA TLAB源代码

申明:文章来自百度用户carrot_hy

复杂网络的代码总共是三个m文件,复制如下:

第一个文件,CCM_ClusteringCoef.m

function [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(gMatrix, Types)

% CCM_ClusteringCoef calculates clustering coefficients.

% Input:

% gMatrix adjacency matrix

% Types type of graph: 'binary','weighted','directed','all'(default). % Usage:

% [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(gMatrix, Types) returns

% clustering coefficients for all nodes "Cp_Nodal" and average clustering

% coefficient of network "Cp_Global".

% Example:

% G = CCM_TestGraph1('nograph');

% [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(G);

% Note:

% 1) one node have vaule 0, while which only has a neighbour or none.

% 2) The dircted network termed triplets that fulfill the follow condition % as non-vacuous: j->i->k and k->i-j,if don't satisfy with that as

% vacuous, just like: j->i,k->i and i->j,i->k. and the closed triplets

% only j->i->k == j->k and k->i->j == k->j.

% 3) 'ALL' type network code from Mika Rubinov's BCT toolkit.

% Refer:

% [1] Barrat et al. (2004) The architecture of the complex weighted networks. % [2] Wasserman,S.,Faust,K.(1994) Social Network Analysis: Methods and

% Applications.

% [3] Tore Opsahl and Pietro Panzarasa (2009). "Clustering in Weighted

% Networks". Social Networks31(2).

% See also CCM_Transitivity

% Written by Yong Liu, Oct,2007

% Center for Computational Medicine (CCM),

% National Laboratory of Pattern Recognition (NLPR),

% Institute of Automation,Chinese Academy of Sciences (IACAS), China.

% Revise by Hu Yong, Nov, 2010

% E-mail:

% based on Matlab 2006a

% $Revision: 1.0, Copywrite (c) 2007

error(nargchk(1,2,nargin,'struct'));

if(nargin < 2), Types = 'all'; end

N = length(gMatrix);

gMatrix(1:(N+1):end) = 0;%Clear self-edges

Cp_Nodal = zeros(N,1); %Preallocate

switch(upper(Types))

case 'BINARY'%Binary network

gMatrix = double(gMatrix > 0);%Ensure binary network

for i = 1:N

neighbor = (gMatrix(i,:) > 0);

Num = sum(neighbor);%number of neighbor nodes

temp = gMatrix(neighbor, neighbor);

if(Num > 1), Cp_Nodal(i) = sum(temp(:))/Num/(Num-1); end

end

case 'WEIGHTED'% Weighted network -- arithmetic mean

for i = 1:N

neighbor = (gMatrix(i,:) > 0);

n_weight = gMatrix(i,neighbor);

Si = sum(n_weight);

Num = sum(neighbor);

if(Num > 1),

n_weight = ones(Num,1)*n_weight;

n_weight = n_weight + n_weight';

n_weight = n_weight.*(gMatrix(neighbor, neighbor) > 0);

Cp_Nodal(i) = sum(n_weight(:))/(2*Si*(Num-1));

end

end

%case 'WEIGHTED'% Weighted network -- geometric mean

% A = (gMatrix~= 0);

% G3 = diag((gMatrix.^(1/3) )^3);)

% A(A == 0) = inf; %close-triplet no exist,let CpNode=0 (A=inf)

% CpNode = G3./(A.*(A-1));

case 'DIRECTED', % Directed network

for i = 1:N

inset = (gMatrix(:,i) > 0); %in-nodes set

outset = (gMatrix(i,:) > 0)'; %out-nodes set

if(any(inset & outset))

allset = and(inset, outset);

% Ensure aji*aik > 0,j belongs to inset,and k belongs to outset total = sum(inset)*sum(outset) - sum(allset);

tri = sum(sum(gMatrix(inset, outset)));

Cp_Nodal(i) = tri./total;

end

end

%case 'DIRECTED', % Directed network -- clarity format (from Mika Rubinov, UNSW) % G = gMatrix + gMatrix'; %symmetrized

% D = sum(G,2); %total degree

% g3 = diag(G^3)/2; %number of triplet

% D(g3 == 0) = inf; %3-cycles no exist,let Cp=0

% c3 = D.*(D-1) - 2*diag(gMatrix^2); %number of all possible 3-cycles

% Cp_Nodal = g3./c3;

%Note: Directed & weighted network (from Mika Rubinov)

case 'ALL',%All type

A = (gMatrix~= 0); %adjacency matrix

G = gMatrix.^(1/3) + (gMatrix.').^(1/3);

D = sum(A + A.',2); %total degree

g3 = diag(G^3)/2; %number of triplet

D(g3 == 0) = inf; %3-cycles no exist,let Cp=0

c3 = D.*(D-1) - 2*diag(A^2);

Cp_Nodal = g3./c3;

otherwise,%Eorr Msg

error('Type only four: "Binary","Weighted","Directed",and "All"');

end

Cp_Global =

sum(Cp_Nodal)/N;

%%

第二个文件:CCM_AvgShortestPath.m

function [D_Global, D_Nodal] = CCM_AvgShortestPath(gMatrix, s, t)

% CCM_AvgShortestPath generates the shortest distance matrix of source nodes % indice s to the target nodes indice t.

% Input:

% gMatrix symmetry binary connect matrix or weighted connect matrix

% s source nodes, default is 1:N

% t target nodes, default is 1:N

% Usage:

% [D_Global, D_Nodal] = CCM_AvgShortestPath(gMatrix) returns the mean

% shortest-path length of whole network D_Global,and the mean shortest-path % length of each node in the network

% Example:

% G = CCM_TestGraph1('nograph');

% [D_Global, D_Nodal] = CCM_AvgShortestPath(G);

% See also dijk, MEAN, SUM

% Written by Yong Liu, Oct,2007

% Modified by Hu Yong, Nov 2010

% Center for Computational Medicine (CCM),

% Based on Matlab 2008a

% $Revision: 1.0, Copywrite (c) 2007

% ###### Input check #########

error(nargchk(1,3,nargin,'struct'));

N = length(gMatrix);

if(nargin < 2 | isempty(s)), s = (1:N)';

else s = s(:); end

if(nargin < 3 | isempty(t)), t = (1:N)';

else t = t(:); end

% Calculate the shortest-path from s to all node

D = dijk(gMatrix,s);%D(isinf(D)) = 0;

D = D(:,t); %To target nodes

D_Nodal = (sum(D,2)./sum(D>0,2));

% D_Nodal(isnan(D_Nodal)) = [];

D_Global = mean(D_Nodal);

第三个文件: dijk.m

function D = dijk(A,s,t)

%DIJK Shortest paths from nodes 's' to nodes 't' using Dijkstra algorithm.

% D = dijk(A,s,t)

% A = n x n node-node weighted adjacency matrix of arc lengths

% (Note: A(i,j) = 0 => Arc (i,j) does not exist;

% A(i,j) = NaN => Arc (i,j) exists with 0 weight)

% s = FROM node indices

% = [] (default), paths from all nodes

% t = TO node indices

% = [] (default), paths to all nodes

% D = |s| x |t| matrix of shortest path distances from 's' to 't'

% = [D(i,j)], where D(i,j) = distance from node 'i' to node 'j'

%

% (If A is a triangular matrix, then computationally intensive node

% selection step not needed since graph is acyclic (triangularity is a

% sufficient, but not a necessary, condition for a graph to be acyclic)

% and A can have non-negative elements)

%

% (If |s| >> |t|, then DIJK is faster if DIJK(A',t,s) used, where D is now

% transposed and P now represents successor indices)

%

% (Based on Fig. 4.6 in Ahuja, Magnanti, and Orlin, Network Flows,

% Prentice-Hall, 1993, p. 109.)

% Copyright (c) 1998-2000 by Michael G. Kay

% Matlog Version 1.3 29-Aug-2000

%

% Modified by JBT, Dec 2000, to delete paths

% Input Error Checking ****************************************************** error(nargchk(1,3,nargin,'struct'));

[n,cA] = size(A);

if nargin < 2 | isempty(s), s = (1:n)'; else s = s(:); end

if nargin < 3 | isempty(t), t = (1:n)'; else t = t(:); end

if ~any(any(tril(A) ~= 0)) % A is upper triangular

isAcyclic = 1;

elseif ~any(any(triu(A) ~= 0)) % A is lower triangular

isAcyclic = 2;

else % Graph may not be acyclic

isAcyclic = 0;

end

if n ~= cA

error('A must be a square matrix');

elseif ~isAcyclic & any(any(A < 0))

error('A must be non-negative');

elseif any(s < 1 | s > n)

error(['''s'' must be an integer between 1 and ',num2str(n)]);

elseif any(t < 1 | t > n)

error(['''t'' must be an integer between 1 and ',num2str(n)]);

end

% End (Input Error Checking) ************************************************ A = A'; % Use transpose to speed-up FIND for sparse A

D = zeros(length(s),length(t));

P = zeros(length(s),n);

for i = 1:length(s)

j = s(i);

Di = Inf*ones(n,1); Di(j) = 0;

isLab = logical(zeros(length(t),1));

if isAcyclic == 1

nLab = j - 1;

elseif isAcyclic == 2

nLab = n - j;

else

nLab = 0;

UnLab = 1:n;

isUnLab = logical(ones(n,1));

end

while nLab < n & ~all(isLab)

if isAcyclic

Dj = Di(j);

else % Node selection

[Dj,jj] = min(Di(isUnLab));

j = UnLab(jj);

UnLab(jj) = [];

isUnLab(j) = 0;

end

nLab = nLab + 1;

if length(t) < n, isLab = isLab | (j == t); end

[jA,kA,Aj] = find(A(:,j));

Aj(isnan(Aj)) = 0;

if isempty(Aj), Dk = Inf; else Dk = Dj + Aj; end

P(i,jA(Dk < Di(jA))) = j;

Di(jA) = min(Di(jA),Dk);

if isAcyclic == 1 % Increment node index for upper triangular A

j = j + 1;

elseif isAcyclic == 2 % Decrement node index for lower triangular A j = j - 1;

end

%disp( num2str( nLab ));

end

D(i,:) = Di(t)';

end

最短路径的Dijkstra算法及Matlab程序

两个指定顶点之间的最短路径 问题如下:给出了一个连接若干个城镇的铁路网络,在这个网络的两个指定城镇间,找一条最短铁路线。 以各城镇为图G 的顶点,两城镇间的直通铁路为图G 相应两顶点间的边,得图G 。对G 的每一边e ,赋以一个实数)(e w —直通铁路的长度,称为e 的权,得到赋权图G 。G 的子图的权是指子图的各边的权和。问题就是求赋权图G 中指定的两个顶点00,v u 间的具最小权的轨。这条轨叫做00,v u 间的最短路,它的权叫做00,v u 间的距离,亦记作),(00v u d 。 求最短路已有成熟的算法:迪克斯特拉(Dijkstra )算法,其基本思想是按距0u 从近到远为顺序,依次求得0u 到G 的各顶点的最短路和距离,直至0v (或直至G 的所有顶点),算法结束。为避免重复并保留每一步的计算信息,采用了标号算法。下面是该算法。 (i) 令0)(0=u l ,对0u v ≠,令∞=)(v l ,}{00u S =,0=i 。 (ii) 对每个i S v ∈(i i S V S \=),用 )}()(),({min uv w u l v l i S u +∈ 代替)(v l 。计算)}({min v l i S v ∈,把达到这个最小值的一个顶点记为1+i u ,令}{11++=i i i u S S 。 (iii). 若1||-=V i ,停止;若1||-

复杂网络的基础知识

第二章复杂网络的基础知识 2.1 网络的概念 所谓“网络”(networks),实际上就是节点(node)和连边(edge)的集合。如果节点对(i,j)与(j,i)对应为同一条边,那么该网络为无向网络(undirected networks),否则为有向网络(directed networks)。如果给每条边都赋予相应的权值,那么该网络就为加权网络(weighted networks),否则为无权网络(unweighted networks),如图2-1所示。 图2-1 网络类型示例 (a) 无权无向网络(b) 加权网络(c) 无权有向网络 如果节点按照确定的规则连边,所得到的网络就称为“规则网络”(regular networks),如图2-2所示。如果节点按照完全随机的方式连边,所得到的网络就称为“随机网络”(random networks)。如果节点按照某种(自)组织原则的方式连边,将演化成各种不同的网络,称为“复杂网络”(complex networks)。 图2-2 规则网络示例 (a) 一维有限规则网络(b) 二维无限规则网络

2.2 复杂网络的基本特征量 描述复杂网络的基本特征量主要有:平均路径长度(average path length )、簇系数(clustering efficient )、度分布(degree distribution )、介数(betweenness )等,下面介绍它们的定义。 2.2.1 平均路径长度(average path length ) 定义网络中任何两个节点i 和j 之间的距离l ij 为从其中一个节点出发到达另一个节点所要经过的连边的最少数目。定义网络的直径(diameter )为网络中任意两个节点之间距离的最大值。即 }{max ,ij j i l D = (2-1) 定义网络的平均路径长度L 为网络中所有节点对之间距离的平均值。即 ∑∑-=+=-=111)1(2N i N i j ij l N N L (2-2) 其中N 为网络节点数,不考虑节点自身的距离。网络的平均路径长度L 又称为特征路径长度(characteristic path length )。 网络的平均路径长度L 和直径D 主要用来衡量网络的传输效率。 2.2.2 簇系数(clustering efficient ) 假设网络中的一个节点i 有k i 条边将它与其它节点相连,这k i 个节点称为节点i 的邻居节点,在这k i 个邻居节点之间最多可能有k i (k i -1)/2条边。节点i 的k i 个邻居节点之间实际存在的边数N i 和最多可能有的边数k i (k i -1)/2之比就定义为节点i 的簇系数,记为C i 。即 ) 1(2-=i i i i k k N C (2-3) 整个网络的聚类系数定义为网络中所有节点i 的聚类系数C i 的平均值,记

聚类分析Matlab程序实现

2. Matlab程序 2.1 一次聚类法 X=[11978 12.5 93.5 31908;…;57500 67.6 238.0 15900]; T=clusterdata(X,0.9) 2.2 分步聚类 Step1 寻找变量之间的相似性 用pdist函数计算相似矩阵,有多种方法可以计算距离,进行计算之前最好先将数据用zscore 函数进行标准化。 X2=zscore(X); %标准化数据 Y2=pdist(X2); %计算距离 Step2 定义变量之间的连接 Z2=linkage(Y2); Step3 评价聚类信息 C2=cophenet(Z2,Y2); //0.94698 Step4 创建聚类,并作出谱系图 T=cluster(Z2,6); H=dendrogram(Z2); Matlab提供了两种方法进行聚类分析。 一种是利用 clusterdata函数对样本数据进行一次聚类,其缺点为可供用户选择的面较窄,不能更改距离的计算方法; 另一种是分步聚类:(1)找到数据集合中变量两两之间的相似性和非相似性,用pdist函数计算变量之间的距离;(2)用 linkage函数定义变量之间的连接;(3)用 cophenetic函数评价聚类信息;(4)用cluster函数创建聚类。 1.Matlab中相关函数介绍 1.1 pdist函数 调用格式:Y=pdist(X,’metric’) 说明:用‘metric’指定的方法计算 X 数据矩阵中对象之间的距离。’ X:一个m×n的矩阵,它是由m个对象组成的数据集,每个对象的大小为n。 metric’取值如下: ‘euclidean’:欧氏距离(默认);‘seuclidean’:标准化欧氏距离; ‘mahalanobis’:马氏距离;‘cityblock’:布洛克距离; ‘minkowski’:明可夫斯基距离;‘cosine’: ‘correlation’:‘hamming’: ‘jaccard’:‘chebychev’:Chebychev距离。 1.2 squareform函数 调用格式:Z=squareform(Y,..) 说明:强制将距离矩阵从上三角形式转化为方阵形式,或从方阵形式转化为上三角形式。 1.3 linkage函数 调用格式:Z=linkage(Y,’method’) 说明:用‘method’参数指定的算法计算系统聚类树。 Y:pdist函数返回的距离向量;

复杂网络聚类系数和平均路径长度计算的MATLAB源代码

复杂网络聚类系数和平均路径长度计算的 MA TLAB 源代码 申明:文章来自百度用户 carrot_hy 复杂网络的代码总共是三个m文件,复制如下: 第一个文件, CCM_ClusteringCoef.m function [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(gMatrix, Types) % CCM_ClusteringCoef calculates clustering coefficients. % Input: % gMatrix adjacency matrix % Types type of graph: 'binary','weighted','directed','all'(default). % Usage: % [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(gMatrix, Types) returns % clustering coefficients for all nodes "Cp_Nodal" and average clustering % coefficient of network "Cp_Global". % Example: % G = CCM_TestGraph1('nograph'); % [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(G); % Note: % 1) one node have vaule 0, while which only has a neighbour or none. % 2) The dircted network termed triplets that fulfill the follow condition % as non-vacuous: j->i->k and k->i-j,if don't satisfy with that as % vacuous, just like: j->i,k->i and i->j,i->k. and the closed triplets % only j->i->k == j->k and k->i->j == k->j. % 3) 'ALL' type network code from Mika Rubinov's BCT toolkit. % Refer: % [1] Barrat et al. (2004) The architecture of the complex weighted networks. % [2] Wasserman,S.,Faust,K.(1994) Social Network Analysis: Methods and % Applications. % [3] Tore Opsahl and Pietro Panzarasa (2009). "Clustering in Weighted % Networks". Social Networks31(2). % See also CCM_Transitivity % Written by Yong Liu, Oct,2007 % Center for Computational Medicine (CCM), % National Laboratory of Pattern Recognition (NLPR), % Institute of Automation,Chinese Academy of Sciences (IACAS), China. % Revise by Hu Yong, Nov, 2010 % E-mail:

MATLAB实验报告-遗传算法解最短路径以及函数最小值问题

硕士生考查课程考试试卷 考试科目:MATLAB教程 考生姓名:考生学号: 学院:专业: 考生成绩: 任课老师(签名) 考试日期:20 年月日午时至时

《MATLAB教程》试题: A、利用MATLAB设计遗传算法程序,寻找下图11个端点的最短路径,其中没有连接的端点表示没有路径。要求设计遗传算法对该问题求解。 a c d e f h i k 1 2 1 6 8 3 1 7 9 4 6 7 2 9 4 2 1 1 B、设计遗传算法求解f(x)极小值,具体表达式如下: 要求必须使用m函数方式设计程序。 C、利用MATLAB编程实现:三名商人各带一个随从乘船渡河,一只小船只能容纳二人,由他们自己划行,随从们密约,在河的任一岸,一旦随从的人数比商人多,就杀人越货,但是如何乘船渡河的大权掌握在商人手中,商人们怎样才能安全渡河? D、结合自己的研究方向选择合适的问题,利用MATLAB进行实验。 以上四题任选一题进行实验,并写出实验报告。

选择题目: A 一、问题分析(10分) 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 1 2 1 6 8 3 1 7 9 4 6 7 2 9 4 2 1 1 如图如示,将节点编号,依次为 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11,由图论知识,则可写出其带权邻接矩阵为: 0 2 8 1 500 500 500 500 500 500 500 2 0 6 500 1 500 500 500 500 500 500 8 6 0 7 500 1 500 500 500 500 500 1 500 7 0 500 500 9 500 500 500 500 500 1 500 500 0 3 500 2 500 500 500 500 500 1 500 3 0 4 500 6 500 500 500 500 500 9 500 4 0 500 500 1 500 500 500 500 500 2 500 500 0 7 500 9 500 500 500 500 500 6 500 7 0 1 2 500 500 500 500 500 500 1 500 1 0 4 500 500 500 500 500 500 500 9 2 4 0 注:为避免计算时无穷大数吃掉小数,此处为令inf=500。 问题要求求出任意两点间的最短路径,Floyd算法采用的是在两点间尝试插入顶点,比较距离长短的方法。我思考后认为,用遗传算法很难找到一个可以统一表示最短路径的函数,但是可以对每一对点分别计算,然后加入for循环,可将相互之间的所有情况解出。观察本题可发现,所有节点都是可双向行走,则可只计算i到j的路径与距离,然后将矩阵按主对角线翻折即可得到全部数据。二、实验原理与数学模型(20分) 实现原理为遗传算法原理: 按所选择的适应度函数并通过遗传中的复制、交叉及变异对个体进行筛选,使得适应度高的个体被保留下来,组成新的群体,新的群体既继承了上一代的信息,又优于上一代。这样周而复始,群体中个体适应度不断提高,直到满足一定的条件。 数学模型如下: 设图由非空点集合和边集合组成,其中 又设的值为,故可表示为一个三元组 则求最短路径的数学模型可以描述为:

matlab、lingo程序代码14-模糊聚类(聚类分析)

模糊聚类 function c=fuz_hc(a,b) %模糊矩阵的合成运算程序 %输入模糊矩阵a,b,输出合成运算结果c m=size(a,1);n=size(b,2);p=size(a,2); %错误排除 if size(a,2)~=size(b,1) disp('输入数据错误!');return; end %合成运算 for i=1:m for j=1:n for k=1:p temp(k)=min(a(i,k),b(k,j)); end c(i,j)=max(temp); end end disp('模糊矩阵a与b作合成运算后结果矩阵c为:'); c % 求模糊等价矩阵 function r_d=mhdj(r) [m,n]=size(r); for i=1:n for j=1:n for k=1:n r1(i,j,k)=min(r(i,k),r(k,j)); end r1max(i,j)=r1(i,j,1); end end for i=1:n for j=1:n for k=1:n

if r1(i,j,k)>r1max(i,j) r1max(i,j)=r1(i,j,k); end end r_d(i,j)=r1max(i,j); end end %模糊聚类程序 function f=mujl(x,lamda) %输入原始数据以及lamda的值 if lamda>1 disp('error!') %错误处理 end [n,m]=size(x); y=pdist(x); disp('欧式距离矩阵:'); dist=squareform(y) %欧氏距离矩阵 dmax=dist(1,1); for i=1:n for j=1:n if dist(i,j)>dmax dmax=dist(i,j); end end end disp('处理后的欧氏距离矩阵,其特点为每项元素均不超过1:'); sdist=dist/dmax %使距离值不超过1 disp('模糊关系矩阵:'); r=ones(n,n)-sdist %计算对应的模糊关系矩阵 t=mhdj(r); le=t-r; while all(all(le==0)==0)==1 %如果t与r相等,则继续求r乘以r r=t; t=mhdj(r); le=t-r;

复杂网络模型的matlab实现

function [DeD,aver_DeD]=Degree_Distribution(A) %% 求网络图中各节点的度及度的分布曲线 %% 求解算法:求解每个节点的度,再按发生频率即为概率,求P(k) %A————————网络图的邻接矩阵 %DeD————————网络图各节点的度分布 %aver_DeD———————网络图的平均度 N=size(A,2); DeD=zeros(1,N); for i=1:N % DeD(i)=length(find((A(i,:)==1))); DeD(i)=sum(A(i,:)); end aver_DeD=mean(DeD); if sum(DeD)==0 disp('该网络图只是由一些孤立点组成'); return; else figure; bar([1:N],DeD); xlabel('节点编号n'); ylabel('各节点的度数K'); title('网络图中各节点的度的大小分布图'); end figure; M=max(DeD); for i=1:M+1; %网络图中节点的度数最大为M,但要同时考虑到度为0的节点的存在性 N_DeD(i)=length(find(DeD==i-1)); % DeD=[2 2 2 2 2 2] end P_DeD=zeros(1,M+1); P_DeD(:)=N_DeD(:)./sum(N_DeD); bar([0:M],P_DeD,'r'); xlabel('节点的度 K'); ylabel('节点度为K的概率 P(K)'); title('网络图中节点度的概率分布图'); 平均路径长度 function [D,aver_D]=Aver_Path_Length(A) %% 求复杂网络中两节点的距离以及平均路径长度 %% 求解算法:首先利用Floyd算法求解出任意两节点的距离,再求距离的平均值得平均路

最短路径算法_matlab程序[1]

算法描述: 输入图G,源点v0,输出源点到各点的最短距离D 中间变量v0保存当前已经处理到的顶点集合,v1保存剩余的集合 1.初始化v1,D 2.计算v0到v1各点的最短距离,保存到D for each i in v0;D(j)=min[D(j),G(v0(1),i)+G(i,j)] ,where j in v1 3.将D中最小的那一项加入到v0,并且从v1删除这一项。 4.转到2,直到v0包含所有顶点。 %dijsk最短路径算法 clear,clc G=[ inf inf 10 inf 30 100; inf inf 5 inf inf inf; inf 5 inf 50 inf inf; inf inf inf inf inf 10; inf inf inf 20 inf 60; inf inf inf inf inf inf; ]; %邻接矩阵 N=size(G,1); %顶点数 v0=1; %源点 v1=ones(1,N); %除去原点后的集合 v1(v0)=0; %计算和源点最近的点 D=G(v0,:); while 1 D2=D; for i=1:N if v1(i)==0 D2(i)=inf; end end D2 [Dmin id]=min(D2); if isinf(Dmin),error,end v0=[v0 id] %将最近的点加入v0集合,并从v1集合中删除 v1(id)=0; if size(v0,2)==N,break;end %计算v0(1)到v1各点的最近距离 fprintf('计算v0(1)到v1各点的最近距离\n');v0,v1 id=0; for j=1:N %计算到j的最近距离 if v1(j)

MATLAB实现FCM 聚类算法

本文在阐述聚类分析方法的基础上重点研究FCM 聚类算法。FCM 算法是一种基于划分的聚类算法,它的思想是使得被划分到同一簇的对象之间相似度最大,而不同簇之间的相似度最小。最后基于MATLAB实现了对图像信息的聚类。 第 1 章概述 聚类分析是数据挖掘的一项重要功能,而聚类算法是目前研究的核心,聚类分析就是使用聚类算法来发现有意义的聚类,即“物以类聚” 。虽然聚类也可起到分类的作用,但和大多数分类或预测不同。大多数分类方法都是演绎的,即人们事先确定某种事物分类的准则或各类别的标准,分类的过程就是比较分类的要素与各类别标准,然后将各要素划归于各类别中。确定事物的分类准则或各类别的标准或多或少带有主观色彩。 为获得基于划分聚类分析的全局最优结果,则需要穷举所有可能的对象划分,为此大多数应用采用的常用启发方法包括:k-均值算法,算法中的每一个聚类均用相应聚类中对象的均值来表示;k-medoid 算法,算法中的每一个聚类均用相应聚类中离聚类中心最近的对象来表示。这些启发聚类方法在分析中小规模数据集以发现圆形或球状聚类时工作得很好,但当分析处理大规模数据集或复杂数据类型时效果较差,需要对其进行扩展。 而模糊C均值(Fuzzy C-means, FCM)聚类方法,属于基于目标函数的模糊聚类算法的范畴。模糊C均值聚类方法是基于目标函数的模糊聚类算法理论中最为完善、应用最为广泛的一种算法。模糊c均值算法最早从硬聚类目标函数的优化中导出的。为了借助目标函数法求解聚类问题,人们利用均方逼近理论构造了带约束的非线性规划函数,以此来求解聚类问题,从此类内平方误差和WGSS(Within-Groups Sum of Squared Error)成为聚类目标函数的普遍形式。随着模糊划分概念的提出,Dunn [10] 首先将其推广到加权WGSS 函数,后来由Bezdek 扩展到加权WGSS 的无限族,形成了FCM 聚类算法的通用聚类准则。从此这类模糊聚类蓬勃发展起来,目前已经形成庞大的体系。 第 2 章聚类分析方法 2-1 聚类分析 聚类分析就是根据对象的相似性将其分群,聚类是一种无监督学习方法,它不需要先验的分类知识就能发现数据下的隐藏结构。它的目标是要对一个给定的数据集进行划分,这种划分应满足以下两个特性:①类内相似性:属于同一类的数据应尽可能相似。②类间相异性:属于不同类的数据应尽可能相异。图2.1是一个简单聚类分析的例子。

基于遗传算法的最短路径问题及其MATLAB实现

TRANSPOWORLD 2009 No.12 (Jun) 104前言 在现实生活中,我们经常遇到最短路问题,例如寻找两点之间总长度最短或者费用最低的路径。在运输、物流、设施选址以及人员调度问题中,最短路径是很常见的问题。解决最短路问题的方法有很多,例如迪杰斯特拉算法、福特算法。在这里我们介绍基于遗传算法的最短路径问题的解决方案。 模型 遗传算法基本模型 遗传算法是模仿生物进化过程,针对复杂问题开发出来的非常有效的方 基于遗传算法的最短路径问题及其MATLAB 实现 文/张书源 郭 聪 法。根据生物进化过程中的选择机制,在问题的解空间中进行选择,实现“物竞天择,适者生存”。在遗传算法中,一条染色体代表问题的一个可行解,该染色体的适应值即为对应于该可行解的函数值。一般来说,遗传算法包括以下几个主要组成部分。编码 即将问题的解表示成一个编码串(染色体),每一染色体对应问题的一 个解。遗传过程 对染色体进行操作,以产生新的染色体,通常有不同染色体之间的交叉 操作以及一条染色体的变异操作。评价与选择 对每条染色体计算其适应值,用以评价染色体的优劣,从而从父代和子代中选择较优的染色体,进入下一代的繁殖。 初试种群的创建方法 其作为问题可行解的集合。初始种群中染色体个数称为种群规模。 遗传算法的流程图如图1所示。算法过程如下: 第一步初始化种群p(t);第二步对种群进行评价; 第三步利用交叉和变异重组p(t)以产生c(t) 第四步评价c(t),从p(t)和c(t)选择出p(t+1),令t=t+1;若达到繁殖代数,转第五步;否则,回第四步; 第五步返回结果。 问题描述 在图2所示的算例中,我们要找到从节点①到节点⑨的最短路径。基于优先权的编码方式 例如,一条可能的染色体如表1。路径生长 路径生长即为根据一条染色体来得到其对应的一条路。在表1的例子中,路径生长的过程如下: 初试路径上只有节点①; 与①相连且不在当前路径上的节点有②和③,其中节点③的权较大,为6,将节点③加入当前路径,当前路径变为:①—③; 与③相连且不在当前路径上的节 点有④和⑤,其中节点⑤的权较大,为 图2 C OLUMNS 特别企划

复杂网络聚类系数和平均路径长度计算的MATLAB源代码(知识浅析)

复杂网络聚类系数和平均路径长度计算的MA TLAB源代码 申明:文章来自百度用户carrot_hy 复杂网络的代码总共是三个m文件,复制如下: 第一个文件,CCM_ClusteringCoef.m function [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(gMatrix, Types) % CCM_ClusteringCoef calculates clustering coefficients. % Input: % gMatrix adjacency matrix % Types type of graph: 'binary','weighted','directed','all'(default). % Usage: % [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(gMatrix, Types) returns % clustering coefficients for all nodes "Cp_Nodal" and average clustering % coefficient of network "Cp_Global". % Example: % G = CCM_TestGraph1('nograph'); % [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(G); % Note: % 1) one node have vaule 0, while which only has a neighbour or none. % 2) The dircted network termed triplets that fulfill the follow condition % as non-vacuous: j->i->k and k->i-j,if don't satisfy with that as % vacuous, just like: j->i,k->i and i->j,i->k. and the closed triplets % only j->i->k == j->k and k->i->j == k->j. % 3) 'ALL' type network code from Mika Rubinov's BCT toolkit. % Refer: % [1] Barrat et al. (2004) The architecture of the complex weighted networks. % [2] Wasserman,S.,Faust,K.(1994) Social Network Analysis: Methods and % Applications. % [3] Tore Opsahl and Pietro Panzarasa (2009). "Clustering in Weighted % Networks". Social Networks31(2). % See also CCM_Transitivity % Written by Yong Liu, Oct,2007 % Center for Computational Medicine (CCM), % National Laboratory of Pattern Recognition (NLPR), % Institute of Automation,Chinese Academy of Sciences (IACAS), China. % Revise by Hu Yong, Nov, 2010 % E-mail: % based on Matlab 2006a % $Revision: 1.0, Copywrite (c) 2007

matlab模糊聚类程序

3.数据标准化 (1) 数据矩阵 设论域12345678910,1112U={,,,,,,,,,,}x x x x x x x x x x x x 为被分类的对象,每个 对象又由指标123456789Y={,,,,,,,,}y y y y y y y y y 表示其性状即12345678910,1112x ={,,,,,,,,,,}i i i i i i i i i i i i i x x x x x x x x x x x x (i=1,2,…,12)于是得到原是数据矩阵 7 5 2 5 0 1 3 4 2 12 17 8 21 9 2 38 4 37 83 29 59 65 37 20 54 13 26 53 13 31 36 21 A= 23 12 18 14 178 69 112 78 104 36 94 31 47 23 25 36 11 12 11 24 6 16 101 32 53 52 86 52 41 38 94 28 6 7 8 8 2 0 3 29 169 51 58 72 49 30 48 37 146 327 91 126 92 89 69 79 29 49 93 27 54 64 24 17 23 11 49 18 7 9 5 1 2 18 3 8 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? (2) 数据标准化 将模糊矩阵的每一个数据压缩到[0,1]上,采用平移.极差变换进行数据标准化 1i n 1i n 1i n A(i,k)-{A(i,k)}B(i,k)={A(i,k)}-{A(i,k)} min max min ≤≤≤≤≤≤ (k=1,2,…,m) 运用matlab 编程由函数F_jisjbzh.m 【见附录3.4】的标准化矩阵是 附录3.4 function [X]=F_JISjBzh(cs,X) %模糊聚类分析数据标准化变换 %X 原始数据矩阵;cs=0,不变换;cs=1,标准差变换 %cs=2,极差变换 if(cs==0) return ;end [n,m]=size(X);% 获得矩阵的行列数 if(cs==1) % 平移极差变换 for(k=1:m) xk=0; for(i=1:n) xk=xk+X(i,k);end xk=xk/n;sk=0; for(i=1:n) sk=sk+(X(i,k)-xk)^2;end sk=sqrt(sk/n);

最短路径法射线追踪的MATLAB实现

最短路径法射线追踪的MATLAB 实现 李志辉 刘争平 (西南交通大学土木工程学院 成都 610031) 摘 要:本文探讨了在MA TLAB 环境中实现最短路径射线追踪的方法和步骤,并通过数值模拟演示了所编程序在射线追踪正演计算中的应用。 关键词:最短路径法 射线追踪 MATLAB 数值模拟 利用地震初至波确定近地表介质结构,在矿产资源的勘探开发及工程建设中有重要作用。地震射线追踪方法是研究地震波传播的有效工具,目前常用的方法主要有有限差分解程函方程法和最小路径法。最短路径方法起源于网络理论,首次由Nakanishi 和Yamaguchi 应用域地震射线追踪中。Moser 以及Klimes 和Kvasnicha 对最短路径方法进行了详细研究。通过科技人员的不断研究,最短路径方法目前已发展较为成熟,其基本算法的计算程序也较为固定。 被称作是第四代计算机语言的MA TLAB 语言,利用其丰富的函数资源把编程人员从繁琐的程序代码中解放出来。MA TLAB 用更直观的、符合人们思维习惯的代码,为用户提供了直观、简洁的程序开发环境。本文介绍运用Matlab 实现最短路径法的方法和步骤,便于科研院校教学中讲授、演示和理解最短路径方法及其应用。 1 最短路径法射线追踪方法原理 最短路径法的基础是Fermat 原理及图论中的最短路径理论。其基本思路是,对实际介质进行离散化,将这个介质剖分成一系列小单元,在单元边界上设置若干节点,并将彼此向量的节点相连构成一个网络。网络中,速度场分布在离散的节点上。相邻节点之间的旅行时为他们之间欧氏距离与其平均慢度之积。将波阵面看成式由有限个离散点次级源组成,对于某个次级源(即某个网格节点),选取与其所有相邻的点(邻域点)组成计算网格点;由一个源点出发,计算出从源点到计算网格点的透射走时、射线路径、和射线长度;然后把除震源之外的所有网格点相继当作次级源,选取该节点相应的计算网格点,计算出从次级源点到计算网格点的透射走时、射线路径、和射线长度;将每次计算出来的走时加上从震源到次级源的走时,作为震源点到该网格节点的走时,记录下相应的射线路径位置及射线长度。 图1 离散化模型(星点表示震源或次级震源,空心点为对应计算网格点) 根据Fermat 原理逐步计算最小走时及射线方向。设Ω为已知走时点q 的集合,p 为与其相邻的未知走时点,tq 分别和p 点的最小走时,tqp 为q 至p 最小走时。r 为p 的次级源位置,则 )}(min :{qp q P t t t q r q +==Ω ∈ 根据Huygens 原理,q 只需遍历Q 的边界(即波前点),当所有波前邻点的最小走时都求出时,这些点又成为新的波前点。应用网络理论中的最短路径算法,可以同时求出从震源点传至所有节点之间的连线近似地震射线路径。 2 最短路径法射线追踪基本算法步骤 把网格上的所有节点分成集合p 和q ,p 为已知最小旅行时的结点总数集合,q 为未知最小旅行时的节点的集合。若节点总数为n ,经过n 次迭代后可为求出所有节点的最小旅行时。过程如下: 1) 初始时 q 集合包含所有节点,除震源s 的旅行时已知为ts =0外,其余所有节点的旅行时均为ti =(i 属于Q 但不 等于s )。P 集合为空集。 2) 在Q 中找一个旅行时最小的节点i ,它的旅行时为ti ; 3) 确定与节点i 相连的所有节点的集合V ; 4) 求节点j (j 属于V 且j 不属于P )与节点i 连线的旅行时dtij ; 5) 求节点j ()的新旅行时tj (取原有旅行时tj 与tj +dtij 的最小值); 6) 将i 点从Q 集合转到P 集合; 7) 若P 集合中的节点个数小于总节点数N ,转2,否则结束旅行时追踪; 8) 从接收点开始倒推出各道从源点道接收点的射线路径,只要每个节点记下使它形成最小旅行时的前一个节点号,

基于复杂网络的制造服务建模及聚类分析

目录 目录 摘要...........................................................................................................................................I Abstract....................................................................................................................................III 1 绪论. (1) 1.1 研究背景与意义 (1) 1.1.1 制造业的挑战及“云制造”的提出 (1) 1.1.2 研究目的及复杂网络的引入 (2) 1.2 国内外研究现状 (3) 1.2.1 云制造现状 (3) 1.2.2 制造服务建模的研究现状 (5) 1.2.3 复杂网络研究现状 (7) 1.2.4 聚类分析研究现状 (8) 1.3 研究内容与章节安排 (9) 2 基于复杂网络的制造服务研究体系框架 (11) 2.1 制造服务研究体系框架 (11) 2.2 制造服务关联网络的复杂性分析 (12) 2.2.1 节点复杂特性分析 (12) 2.2.2 网络结构的动态变化特性分析 (13) 2.3 相关理论基础 (15) 2.3.1 复杂网络的概念与表示 (15) 2.3.2 复杂网络的特征参量 (17) 2.3.3 复杂网络中的社团聚类 (19) 2.4 本章小结 (22) 3 基于复杂网络的制造服务建模 (23) 3.1 服务节点的选取 (23) 3.1.1 云制造服务定义及描述 (23) 3.1.2 企业级制造服务 (27) 3.1.3 业务级制造服务 (28) 3.1.4 资源级制造服务 (29) 3.2 关联关系挖掘 (30) 3.2.1 可组合关系 (30) 3.2.2 服务关系的数值化计算 (32) 3.3 制造服务建模 (33) 3.3.1 形式化描述及数据库设计 (33) I

复杂网络聚类系数和平均路径长度计算的MATLAB源代码上课讲义

复杂网络聚类系数和平均路径长度计算的M A T L A B源代码

复杂网络聚类系数和平均路径长度计算的MATLAB源代码 申明:文章来自百度用户carrot_hy 复杂网络的代码总共是三个m文件,复制如下: 第一个文件,CCM_ClusteringCoef.m function [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(gMatrix, Types) % CCM_ClusteringCoef calculates clustering coefficients. % Input: % gMatrix adjacency matrix % Types type of graph: 'binary','weighted','directed','all'(default). % Usage: % [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(gMatrix, Types) returns % clustering coefficients for all nodes "Cp_Nodal" and average clustering % coefficient of network "Cp_Global". % Example: % G = CCM_TestGraph1('nograph'); % [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(G); % Note: % 1) one node have vaule 0, while which only has a neighbour or none. % 2) The dircted network termed triplets that fulfill the follow condition % as non-vacuous: j->i->k and k->i-j,if don't satisfy with that as % vacuous, just like: j->i,k->i and i->j,i->k. and the closed triplets % only j->i->k == j->k and k->i->j == k->j.

复杂网络聚类系数和平均路径长度计算的MATLAB源代码

申明:文章来自百度用户carrot_hy 复杂网络的代码总共是三个m文件,复制如下: 第一个文件, function [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(gMatrix, Types) % CCM_ClusteringCoef calculates clustering coefficients. % Input: % gMatrix adjacency matrix % Types type of graph: 'binary','weighted','directed','all'(default). % Usage: % [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(gMatrix, Types) returns % clustering coefficients for all nodes "Cp_Nodal" and average clustering % coefficient of network "Cp_Global". % Example: % G = CCM_TestGraph1('nograph'); % [Cp_Global, Cp_Nodal] = CCM_ClusteringCoef(G); % Note: % 1) one node have vaule 0, while which only has a neighbour or none. % 2) The dircted network termed triplets that fulfill the follow condition % as non-vacuous: j->i->k and k->i-j,if don't satisfy with that as % vacuous, just like: j->i,k->i and i->j,i->k. and the closed triplets % only j->i->k == j->k and k->i->j == k->j. % 3) 'ALL' type network code from Mika Rubinov's BCT toolkit. % Refer: % [1] Barrat et al. (2004) The architecture of the complex weighted networks. % [2] Wasserman,S.,Faust,K.(1994) Social Network Analysis: Methods and % Applications. % [3] Tore Opsahl and Pietro Panzarasa (2009). "Clustering in Weighted % Networks". Social Networks31(2). % See also CCM_Transitivity % Written by Yong Liu, Oct,2007 % Center for Computational Medicine (CCM), % National Laboratory of Pattern Recognition (NLPR), % Institute of Automation,Chinese Academy of Sciences (IACAS), China. % Revise by Hu Yong, Nov, 2010 % E-mail: % based on Matlab 2006a % $Revision: , Copywrite (c) 2007

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