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基于社团结构节点重要性的网络可视化压缩布局

吴玲达 张喜涛 孟祥利

吴玲达, 张喜涛, 孟祥利等 . 基于社团结构节点重要性的网络可视化压缩布局[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(12): 2423-2430. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0385
引用本文: 吴玲达, 张喜涛, 孟祥利等 . 基于社团结构节点重要性的网络可视化压缩布局[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(12): 2423-2430. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0385
WU Lingda, ZHANG Xitao, MENG Xiangliet al. Compression layout for network visualization based on node importance for community structure[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(12): 2423-2430. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0385(in Chinese)
Citation: WU Lingda, ZHANG Xitao, MENG Xiangliet al. Compression layout for network visualization based on node importance for community structure[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(12): 2423-2430. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0385(in Chinese)

基于社团结构节点重要性的网络可视化压缩布局

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0385
基金项目: 

武器装备预研基金 6142010010301

详细信息
    作者简介:

    吴玲达  女, 研究员, 博士生导师。主要研究方向:虚拟战场环境构建、信息系统建模与仿真、多媒体与虚拟现实技术

    张喜涛  男, 博士, 讲师。主要研究方向:网络可视化

    孟祥利  男, 博士研究生。主要研究方向:信息系统建模与仿真

    通讯作者:

    张喜涛, E-mail: zxthl0707@163.com

  • 中图分类号: TP391.9

Compression layout for network visualization based on node importance for community structure

Funds: 

Fund for Weapons and Equipment Pro-Research 6142010010301

More Information
  • 摘要:

    为有效展示网络的中观尺度结构,将力导引布局算法与网络社团结构特征相结合,提出了一种基于社团结构节点重要性的网络可视化压缩布局方法。首先,采用Louvain算法对网络进行多粒度社团结构划分;然后,通过计算社团结构中节点的拓扑势评估节点的重要性,保留社团结构中的重要节点,合并边缘节点,实现社团结构压缩;最后,采用力导引布局算法布局压缩网络节点,实现网络可视化的压缩布局。实验结果表明:所提方法在压缩节点和连边规模的基础上,能够完整保留原始网络的社团构成,并且通过保留社团结构代表点可以清晰展示社团内部结构,突出社团和重要节点在网络结构中的位置和作用。

     

  • 图 1  Louvain算法示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of Louvain algorithm

    图 2  社团节点分类与社团压缩示意图

    Figure 2.  Schematic diagram of community node classification and community compression

    图 3  dolphin网络压缩前后布局效果

    Figure 3.  Layout effect of dolphin network before and after compression

    图 4  football网络压缩前后布局效果

    Figure 4.  Layout effect of football network before and after compression

    图 5  采用本文方法对karat网络进行多粒度压缩前后布局效果

    Figure 5.  Layout effect of karat network before and after multi-granularity compression by proposed method

    表  1  压缩结果对比

    Table  1.   Comparison of compression results

    数据集 方法 节点数 连边数 平均聚类系数 社团数
    dolphin 压缩前 62 159 0.303 5
    方法1 12 29 0.716 3
    方法2 12 29 0.716 3
    本文方法 13 33 0.674 5
    football 压缩前 115 613 0.403 10
    方法1 23 100 0.515 9
    方法2 23 96 0.570 8
    本文方法 26 97 0.534 10
    karat 压缩前 34 78 0.588 4
    方法1 7 17 0.867 3
    方法2 7 17 0.867 3
    本文方法 8 18 0.733 4
    下载: 导出CSV
  • [1] 张喜涛, 吴玲达, 于少波.面向多层网络可视化的多力导引节点自动布局算法[J].计算机辅助设计与图形学学报, 2019, 31(4):639-646. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jsjfzsjytxxxb201904015

    ZHANG X T, WU L D, YU S B.A multi-force directed layout algorithm for multilayer networks visualization[J].Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics, 2019, 31(4):639-646(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jsjfzsjytxxxb201904015
    [2] 姚中华, 吴玲达, 宋汉辰.网络图中边集束优化问题[J].北京航空航天大学学报, 2015, 41(5):871-878. https://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract13248.shtml

    YAO Z H, WU L D, SONG H C.Problems of network simplification by edge bundling[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2015, 41(5):871-878(in Chinese). https://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract13248.shtml
    [3] LESKOVEC J, FALOUTSOS C.Sampling from large graphs[C]//Proceedings of the 12th ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining.New York: ACM, 2006: 631-636.
    [4] 杜晓林.大规模社会网络可视化若干问题及算法研究[D].哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2015: 18-35. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10213-1015957412.htm

    DU X L.Research on visualization problems and algorithms for large scale social network[D].Harbin: Harbin Institute of Technology, 2015: 18-35(in Chinese). http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10213-1015957412.htm
    [5] GILBERT A C, LEVCHENKO K.Compressing network graphs[C]//Proceedings of the 10th ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining.New York: ACM, 2004: 1-10.
    [6] ALMENDRAL J A, CRIADO R, LEYVA I, et al.Introduction to focus issue:Mesoscales in complex networks[J]. Chaos, 2011, 21(1):016101. doi: 10.1063/1.3570920
    [7] EADES P.A heuristic for graph drawing[J].Congressus Numerantium, 1984, 42:149-160. http://d.old.wanfangdata.com.cn/OAPaper/oai_arXiv.org_cs%2f0212046
    [8] KAMADA T, KAWAI S.An algorithm for drawing general undirected graphs[J].Information Processing Letters, 1989, 31(1):7-15. doi: 10.1016-0020-0190(89)90102-6/
    [9] DAVIDSON R, HAREL D.Drawing graphs nicely using simulated annealing[J].ACM Transactions on Graphics, 1996, 15(4):301-331. doi: 10.1145/234535.234538
    [10] FRUCHTERMAN T M J, REINGOLD E M.Graph drawing by force-directed placement[J].Software-Practice and Experience, 1991, 21(11):1129-1164. doi: 10.1002/spe.4380211102
    [11] 水超, 陈洪辉, 陈涛, 等.力导向模型的复杂网络社区挖掘算法[J].国防科技大学学报, 2014, 36(4):163-168. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gfkjdxxb201404028

    SHUI C, CHEN H H, CHEN T, et al.A community detect algorithm on force-directed model[J].Journal of National University of Defense Technology, 2014, 36(4):163-168(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gfkjdxxb201404028
    [12] ZHANG X T, WU L D, YU S B.Layer-edge patterns exploration and presentation in multiplex networks:From detail to overview via selections and aggregations[J].Electronics, 2019, 8(4):387. doi: 10.3390/electronics8040387
    [13] 王晓华, 杨新艳, 焦李成.基于多尺度几何分析的复杂网络压缩策略[J].电子与信息学报, 2009, 31(4):968-972. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dzkxxk200904048

    WANG X H, YANG X Y, JIAO L C.Compression of complex networks based on multiscale geometric analysis[J].Journal of Electronics & Information Technology, 2009, 31(4):968-972(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dzkxxk200904048
    [14] 李甜甜, 卢罡, 许南山, 等.基于k-core的大规模复杂网络压缩布局算法[J].计算机工程, 2016, 42(5):308-312. doi: 10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.054

    LI T T, LU G, XU N S, et al.Compressing layout algorithm for large complex network based on k-core[J].Computer Engineering, 2016, 42(5):308-312(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.054
    [15] 肖俐平, 孟晖, 李德毅.基于拓扑势的网络节点重要性排序及评价方法[J].武汉大学学报(信息科学版), 2008, 33(4):379-383. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/whchkjdxxb200804011

    XIAO L P, MENG H, LI D Y.Approach to node ranking in a netwrok based on topology potential[J].Geomatics and Information Science of Wunan University, 2008, 33(4):379-383(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/whchkjdxxb200804011
    [16] 王戬.一种基于拓扑势的社会网络节点重要性评估方法[D].哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2015: 18-30. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10217-1018047823.htm

    WANG J.Evaluating the importance of nodes in social networks based on topology potential[D].Harbin: Harbin Engineering University, 2015: 18-30(in Chinese). http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10217-1018047823.htm
    [17] GACH O, HAO J K.Improving the Louvain algorithm for community detection with modularity maximization[C]//International Conference on Artificial Evolution (Evolution Artificielle).Berlin: Springer, 2013: 145-156.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-09
  • 录用日期:  2019-08-12
  • 网络出版日期:  2019-12-20

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