專利名稱：網(wǎng)絡(luò)可視化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種網(wǎng)絡(luò)可視化方法。
背景技術(shù)：
近年來，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究逐漸興起。從INTERNET到全球交通網(wǎng)絡(luò)，從生物體中的 大腦到各種新陳代謝網(wǎng)絡(luò)，從科研合作網(wǎng)絡(luò)到各種社會關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，可以說，人類生活在一個 充滿各種網(wǎng)絡(luò)的世界中。對于任何一個網(wǎng)絡(luò)，我們都可以將它看作是一些節(jié)點按某種方式 連接在一起而構(gòu)成的一個系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可視化技術(shù)不僅可以實現(xiàn)快速的信息共享，還可以利 用圖中的信息輔助決策，對網(wǎng)絡(luò)分析有很大的幫助。但隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大和結(jié)構(gòu)的 日益復(fù)雜，大型網(wǎng)絡(luò)可視化研究也面臨著越來越多的難題和挑戰(zhàn)，尋找一種快速而有效的 可視化方法成為許多學(xué)者關(guān)注的熱點。 經(jīng)對現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，諾克等人在《Lecture Notes in Computer Science (講 義計算機科學(xué))》上發(fā)表了題為"An Energy Model for Visual Gr即h Clustering(—種 用于圖形視覺聚類的能量模型)"的文章，該文提出了一種反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭澐中再|(zhì)的能量函 數(shù)，并通過對其進行優(yōu)化，從而使網(wǎng)絡(luò)聚類分離，進而以這些聚類為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)繪畫網(wǎng)絡(luò)圖形 的方法。但該技術(shù)存在以下兩個缺點聚類劃分是自定義函數(shù)，具體的物理意義并沒有明確 的定義；聚類劃分只有一層，導(dǎo)致每個聚類里包含的節(jié)點數(shù)目仍然很多，繪畫時會產(chǎn)生大量 節(jié)點的堆積和連邊的交叉，使人憑肉眼很難分辨。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種網(wǎng)絡(luò)可視化方法。本發(fā)明通
過對網(wǎng)絡(luò)進行層次化的社團結(jié)構(gòu)劃分，實現(xiàn)了快速清晰的可視化。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，包括以下步驟 第一步，使用Java的緩沖讀入機制，讀入大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并存入內(nèi)存。 第二步，采用基于模塊度指標(biāo)的社團劃分方法將網(wǎng)絡(luò)進行層次劃分，得到一個最
大層社團，該最大層社團包括若干第N層社團，每個第N層社團又包括若干第(N-l)層社
團，依此類推，直到每個第一層社團就是一個原始節(jié)點。 所述的社團劃分方法是 1)將讀入的每個原始節(jié)點看做是一個第一層社團，根據(jù)每個節(jié)點移出其所在的第 一層社團而加入鄰居節(jié)點所在的第一層社團的模塊度增益t，將每個節(jié)點加入t > 0且t值 最大的那個鄰居節(jié)點所在的第一層社團，對所有節(jié)點重復(fù)該過程直至所有節(jié)點的增益都小 于或者等于零，從而形成若干個第二層社團； 2)按照1)中對第一層社團的合并方法，將每個第二層社團作為一個新的節(jié)點來 完成對第二層社團的合并，從而得到若干第三層社團； 3)重復(fù)2)的方法不斷合并社團，直至得到若干第N層社團，且第N層社團進行合 并時，模塊度增益為零，所有的第N層社團組成一個最大層社團。
第三步，根據(jù)每個社團的半徑等于其所含原始節(jié)點的個數(shù)和原始節(jié)點的半徑的乘 積，將最大層社團的圓心置于可視化畫面的中心處，從而對每個層次的社團采用具有層次 化包含結(jié)構(gòu)的圓環(huán)布局進行定位并繪制圖形。 所述的圓環(huán)布局是第i層社團的圓心分布在以其所在的第(i + 1)層社團圓心為圓 心，第(i+1)層社團的l/2半徑為半徑的圓上，且按照每個第i層社團的半徑大小依次排 列，當(dāng)D取最小值時得到的Ax即為第i層社團中的第x個社團分得的角度Ax，其中<formula>formula see original document page 4</formula>
L是社團的層次編號，1《i《N，x是第(i+1)層社團中每個第i層社團的個數(shù)編 號，l《x《n，n是第(i+1)層社團含有的第i層社團的個數(shù)，R是該第(i+1)層社團的半 徑，rx是第i層社團中第x個社團的半徑。 第四步，在網(wǎng)絡(luò)圖形上加上鼠標(biāo)的響應(yīng)，使用戶能在不同的層次上進行切換，觀察 網(wǎng)絡(luò)整體和局部的結(jié)構(gòu)。 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是在對網(wǎng)絡(luò)進行聚類劃分時是采用一種基 于模塊度指標(biāo)的社團劃分法，而社團是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的熱門領(lǐng)域，物理意義明確；劃分的社 團是一種多層次的遞歸結(jié)構(gòu)，即大層社團中包含小層社團，而小層社團中再包含更小層的 社團，這種結(jié)構(gòu)就保證了每一級聚類里所包含的原始節(jié)點數(shù)目不會太多，避免了大量節(jié)點 的堆積和連邊的交叉，更便于清楚的觀察出網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。


圖1是實施例得到的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)全局圖；
圖2是圖1的局部放大圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下 述的實施例。
實施例 本實施例對有3040個原始節(jié)點的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)進行可視化處理，包括以下步驟
第一步，讀入有3040個原始節(jié)點的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)的.net格式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，
該數(shù)據(jù)包括了原始節(jié)點的半徑信息及其鄰接關(guān)系信息，根據(jù)這些信息構(gòu)建出網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點和邊的模型； 第二步，采用社團劃分方法對網(wǎng)絡(luò)進行層次化的社團劃分，得到一個最大層社團， 該最大層社團包括若干第N層社團，每個第N層社團又包括若干第(N-l)層社團，依此類推，直到每個第一層社團就是一個原始節(jié)點。
具體的社團劃分方法為 1)將讀入的3040個原始節(jié)點看做是3040個第一層社團，根據(jù)每個節(jié)點移出其所 在的第一層社團而加入鄰居節(jié)點所在的第一層社團的模塊度增益t，將每個節(jié)點加入t > 0 且t值最大的那個鄰居節(jié)點所在的第一層社團，對所有節(jié)點重復(fù)該過程直至所有節(jié)點的增 益都小于或者等于零，從而形成1143個第二層社團； 2)按照1)中對第一層社團的合并方法，將每個第二層社團作為一個新的節(jié)點來 完成對第二層社團的合并，從而得到374個第三層社團； 3)將每個第三層社團作為一個新的節(jié)點來完成對第三層社團的合并，從而得到 97個第四層社團； 4)將每個第四層社團作為一個新的節(jié)點來完成對第四層社團的合并，從而得到 30個第五層社團，且第五層社團進行合并時，模塊度增益為零，這30個第五層社團形成一 個最大層社團。 第三步，根據(jù)每個社團的半徑等于其所含原始節(jié)點的個數(shù)和原始節(jié)點的半徑的乘 積，將最大層社團的圓心置于可視化畫面的中心處，從而對每個層次的社團采用具有層次 化包含結(jié)構(gòu)的圓環(huán)布局進行定位并繪制圖形。 所述的圓環(huán)布局是第i層社團的圓心分布在以其所在的第(i+l)層社團圓心為圓 心，第(i+l)層社團的l/2半徑為半徑的圓上，且按照每個第i層社團的半徑大小依次排 列，若已分配了 (x-l)個第i層社團的角度，剩余的角度是P，在對第i層社團中的第x個社 團布局時，先令第i層社團中的第x個社團分得的角度Ax為零，然后每次將Ax加上一個步 長T，直到公式二和公式四同時成立
71其中
尸3(ff _ ，
戶
a.V二l,…'fl (公式二 )
(公式四)
戶
2(n + l)
(公式五)Z Ay = 2;t (公式一)
y=1 i是社團的層次編號，1《i《5，x是第(i+l)層社團中每個第i層社團的個， 號，l《x《n，n是第(i+l)層社團含有的第i層社團的個數(shù)，R是該第(i+l)層社團的半 徑，rx是第i層社團中第x個社團的半徑。 本實施例得到的的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)全局圖如圖1所示，第四層社團的局部放大圖如 圖2所示。 第四步，在網(wǎng)絡(luò)圖形上加上鼠標(biāo)的響應(yīng)，使用戶能在不同的層次上進行切換，觀察 網(wǎng)絡(luò)整體和局部的結(jié)構(gòu)。 本實施例在對網(wǎng)絡(luò)進行聚類劃分時是采用一種基于模塊度指標(biāo)的社團劃分法，而
5社團是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的熱門領(lǐng)域，物理意義明確；劃分的社團是一種五層次的遞歸結(jié)構(gòu)，即 大層社團中包含小層社團，而小層社團中再包含更小層的社團，這種結(jié)構(gòu)就保證了每一級 聚類里所包含的原始節(jié)點數(shù)目不會太多，避免了大量節(jié)點的堆積和連邊的交叉，更便于清 楚的觀察出網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
一種網(wǎng)絡(luò)可視化方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，使用Java的緩沖讀入機制，讀入大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并存入內(nèi)存；第二步，采用基于模塊度指標(biāo)的社團劃分方法將網(wǎng)絡(luò)進行層次劃分，得到一個最大層社團，該最大層社團包括若干第N層社團，每個第N層社團又包括若干第(N-1)層社團，依次類推，直到每個第一層社團就是一個原始節(jié)點；第三步，根據(jù)每個社團的半徑等于其所含原始節(jié)點的個數(shù)和原始節(jié)點的半徑的乘積，將最大層社團的圓心置于可視化畫面的中心處，從而對每個層次的社團采用具有層次化包含結(jié)構(gòu)的圓環(huán)布局進行定位并繪制圖形；第四步，在網(wǎng)絡(luò)圖形上加上鼠標(biāo)的響應(yīng)，使用戶能在不同的層次上進行切換，觀察網(wǎng)絡(luò)整體和局部的結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)可視化方法，其特征是，第二步中所述的社團劃分方法是1) 將讀入的每個原始節(jié)點看做是一個第一層社團，根據(jù)每個節(jié)點移出其所在的第一層社團而加入鄰居節(jié)點所在的第一層社團的模塊度增益t，將每個節(jié)點加入t > 0且t值最大的那個鄰居節(jié)點所在的第一層社團，對所有節(jié)點重復(fù)該過程直至所有節(jié)點的增益都小于或者等于零，從而形成若干個第二層社團；2) 按照l)中對第一層社團的合并方法，將每個第二層社團作為一個新的節(jié)點來完成對第二層社團的合并，從而得到若干第三層社團；3) 重復(fù)2)的方法不斷合并社團，直至得到若干第N層社團，且第N層社團進行合并時，模塊度增益為零，所有的第N層社團組成一個最大層社團。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)可視化方法，其特征是，第三步中所述的圓環(huán)布局是第i層社團的圓心分布在以其所在的第(i+1)層社團圓心為圓心，第(i+1)層社團的1/2半徑為半徑的圓上，且按照每個第i層社團的半徑大小依次排列，當(dāng)D取最小值時得到的Ax即為第i層社團中的第x個社團分得的角度Ax，其中<formula>formula see original document page 2</formula>i是社團的層次編號，1《i《N， x是第(i+1)層社團中每個第i層社團的個數(shù)編號，1《x《n，n是第(i+1)層社團含有的第i層社團的個數(shù)，R是該第(i+1)層社團的半徑，rx是第i層社團中第x個社團的半徑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)可視化方法，包括步驟為使用Java的緩沖讀入機制，讀入大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并存入內(nèi)存；采用社團劃分方法將網(wǎng)絡(luò)進行層次劃分；根據(jù)每個社團的半徑等于其所含原始節(jié)點的個數(shù)和原始節(jié)點的半徑的乘積，將最大層社團的圓心置于可視化畫面的中心處，從而對每個層次的社團采用具有層次化包含結(jié)構(gòu)的圓環(huán)布局進行定位并繪制圖形；在網(wǎng)絡(luò)圖形上加上鼠標(biāo)的響應(yīng)，使用戶能在不同的層次上進行切換，觀察網(wǎng)絡(luò)整體和局部的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用一種基于模塊度指標(biāo)的社團劃分方法，社團物理意義明確；劃分的社團是一種多層次的遞歸結(jié)構(gòu)，避免了大量節(jié)點的堆積和連邊的交叉，更便于清楚的觀察出網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。
文檔編號H04L12/24GK101741623SQ20091031022
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者劉亞冰, 周炎, 汪小帆 申請人:上海交通大學(xué)