cs224w-第2课:网络属性和随机图模型 之 随机图模型

本文深入探讨了Erdos-Renyi提出的Gnp随机图模型,分析了其节点度数分布、最短路径、集聚系数及连通性等特性,并对比了真实网络模型如MSN的数据,揭示了该模型在理论与实际应用间的差距。

1 最简单的图模型

Erdos-Renyi提出的随机图 random graphs,有两种形式Gnp和GnmG_{np}和G_{nm}GnpGnm,在此只讨论 GnpG_{np}Gnp 形式的图模型。

GnpG_{np}Gnp:由 nnn 个节点,节点之间以概率 ppp 生成关系的随机图。

举个例子:

它的属性值计算结果如下:

属性计算公式
Degree distribution二项分布
Path lengthO(logn)O(logn)O(logn)
Clustering coefficientC=p=k‾/nC=p=\overline{k}/nC=p=k/n
Connected componentsEvolution

(1)对于节点度数的分布:

Degree distribution
公式不复杂,即此随机图模型的节点度数分布呈二项分布。与真实图模型(比如MSN)呈现的幂律分布完全不吻合。

(2)节点之间最短路径

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
这里没看明白,结论就是 GnpG_{np}Gnp 图模型的节点之间平均路径为O(logn)O(logn)O(logn),如果nnn 为180M,节点之间平均路径为 8.2。

(3)对于集聚系数:

Clustering coefficient of

公式同样不复杂,即此随机图模型的集聚系数为 节点的平均度数除以节点总数。 若以MSN的节点总数(180M)和平均度数(约为14)来计算 随机图模型的集聚系数,结果为14/180M≈8∗10−814 / 180M \approx 8*10^{-8}14/180M8108。与真实的MSN的集聚系数 0.11相比太小!

(4)对于图的连通性:

随机图的演化

由上图可知:

p=1/(n−1)p=1/(n-1)p=1/(n1)时,节点的平均度数为1,此时图开始呈现复杂性 giant component;
平均度数=p∗(n−1)平均度数=p*(n-1)=p(n1)。 而当节点的平均度数为14(同MSN的节点平均度数),图具备giant component。

综上,MSN vs GnpG_{np}Gnp 结果如下:
在这里插入图片描述
Q :真实的网络模型像这个最简单的图模型吗?
A :在节点平均路径和连通性上是接近的;在集聚系数和节点分布相去胜远。

Q :这个图模型的意义是啥?
A :对其他工作是一个参考,是一个经典的图模型。

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