影响力最大化——最常用的模型IC和LT模型以及python实现

本文介绍了两种主要的社交网络传播模型:IC模型(独立级联模型)和LT模型(线性阈值模型)。IC模型通过设定每条边的传播概率来模拟信息在社交网络中的传播过程;而LT模型则为每个节点设定了一个激活阈值,当邻居节点的激活概率总和超过该阈值时,节点被激活。文章详细解释了这两种模型的工作原理及模拟过程。
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一、IC模型(独立级联模型)

        红色为处于激活态的种子节点,每条边都有一个传播概率p,激活的节点会以p的概率去激活邻居节点,一个节点有且只有一次机会去激活另一个节点,如果失败,则不再去尝试激活这个节点。

def preprocess(G):
    p = 0
    directedGraph = nx.DiGraph()
    for u in G.nodes():
        for v in G.neighbors(u):
            if (v != u):
                #propProb = G.number_of_edges(u, v) / G.in_degree(v)
                propProb = G.number_of_edges(u, v) / G.degree(v)
                directedGraph.add_edge(u, v, pp=propProb)
                #p += propProb
                #print(propProb)
    #print('平均阈值:', p/2939)
    return directedGraph
def simulate(G, seedNode, propProbability):
    newActive = True
    currentActiveNodes = copy.deepcopy(seedNode)
    newActiveNodes = set()
    activatedNodes = copy.deepcopy(seedNode)  # Biar ga keaktivasi 2 kali
    influenceSpread = len(
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线性阈值模型是信息传播领域的重要模型。在该模型中,每条有向边 $(u, v) \in E$ 上都有一个权重 $w(u, v) \in [0, 1]$,这个权重量化了节点 $u$ 在节点 $v$ 的所有入邻居中的影响力占比,权重越大,节点 $u$ 对节点 $v$ 的影响就越大,且节点 $v$ 的所有入边上的权重之要小于等于 $1$。每个节点 $v$ 还有一个被影响阈值 $\theta_v \in [0, 1]$,此阈值在 $0$ 到 $1$ 的范围内均匀、随机地选取,一旦确定在传播中就不再改变,节点 $v$ 的阈值越高,表明节点 $v$ 越不容易被影响,反之阈值越低越容易被影响 [^1][^3]。 在信息传播过程方面,在 $t = 0$ 时刻,有且仅有种子集合 $S_0$ 中的节点被激活。在之后每个时刻 $t \geq 1$,每个不活跃节点 $v \in V - S_{t - 1}$ 都需要依据它所有已激活的入邻居到它的线性加权是否已达到它的被影响阈值来判断是否被激活;若是,则节点 $v$ 在时刻 $t$ 被激活($v \in S_t$);否则,节点 $v$ 仍然保持不活跃状态。当某一时刻不再有新的节点被激活时,传播过程结束 [^3]。 以下是无向无权图的线性阈值模型的 Java 实现示例: ```java public int beginDiffusionProcess(ArrayList<Node> graph,ArrayList<Integer> activeNodeIds,int lastInfSpread) { //Mark the active neighbors of each node. for(Node nd:graph) { for(Node n:nd.neighbors) { if(activeNodeIds.contains(n.nodeId)) { n.setActive(true); } } } //Determine whether each node is activated or not. for(Node nd:graph) { int activeNeighbor_Num=0; for(Node n:nd.neighbors) { if(n.isActive()) { activeNeighbor_Num++; } } if (activeNeighbor_Num/(nd.neighbors.size()*1.0)>=nd.getThreshold())//如果是带权图,这里要修改 { nd.setActive(true); activeNodeIds.add(nd.nodeId); } } //Get the influence spread of the current step. int infSpread=0; for(Node n:graph) { if(n.isActive()) { infSpread++; } } //If it converges,stop the diffusion process,else continue the next step. if(lastInfSpread==infSpread) return infSpread; else return beginDiffusionProcess(graph,activeNodeIds,infSpread); } ``` 上述代码通过递归的方式不断更新节点的激活状态,直到传播过程收敛 [^4]。
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