infomap算法java实现

时间: 2023-12-17 08:09:51 浏览: 27
Infomap算法是一种基于信息论的网络社区发现算法,可以用来识别网络中的社区结构。以下是一个基于Java语言实现Infomap算法的示例代码: ```java import java.util.*; public class InfomapCommunityDetection { private static final double DEFAULT_TOLERANCE = 1e-9; private static final int DEFAULT_MAX_ITERATIONS = 1000; private static final double DEFAULT_DAMPING_FACTOR = 0.85; private static final double DEFAULT_TELEPORTATION_PROBABILITY = 0.15; public Map<String, Integer> detectCommunities(Map<String, Set<String>> graph) { Map<String, Integer> nodeToCommunity = new HashMap<>(); List<String> nodes = new ArrayList<>(graph.keySet()); int numNodes = nodes.size(); double[][] transitionMatrix = calculateTransitionMatrix(graph, nodes); // Initialize node communities for (int i = 0; i < numNodes; i++) { nodeToCommunity.put(nodes.get(i), i); } // Run Infomap algorithm boolean converged = false; int iterations = 0; double[] p = new double[numNodes]; double[] oldP = new double[numNodes]; Arrays.fill(p, 1.0 / numNodes); while (!converged && iterations < DEFAULT_MAX_ITERATIONS) { // Save previous distribution System.arraycopy(p, 0, oldP, 0, numNodes); // Update distribution for (int i = 0; i < numNodes; i++) { double newP = 0.0; for (int j = 0; j < numNodes; j++) { newP += transitionMatrix[j][i] * oldP[j]; } p[i] = (1 - DEFAULT_DAMPING_FACTOR) / numNodes + DEFAULT_DAMPING_FACTOR * newP; } // Check for convergence double error = 0.0; for (int i = 0; i < numNodes; i++) { error += Math.abs(p[i] - oldP[i]); } converged = (error < DEFAULT_TOLERANCE); iterations++; } // Assign nodes to communities Map<Integer, List<String>> communityToNodes = new HashMap<>(); for (int i = 0; i < numNodes; i++) { int community = 0; double maxP = Double.MIN_VALUE; for (int j = 0; j < numNodes; j++) { if (transitionMatrix[j][i] > 0 && p[j] > maxP) { maxP = p[j]; community = nodeToCommunity.get(nodes.get(j)); } } nodeToCommunity.put(nodes.get(i), community); if (!communityToNodes.containsKey(community)) { communityToNodes.put(community, new ArrayList<>()); } communityToNodes.get(community).add(nodes.get(i)); } return nodeToCommunity; } private double[][] calculateTransitionMatrix(Map<String, Set<String>> graph, List<String> nodes) { int numNodes = nodes.size(); double[][] transitionMatrix = new double[numNodes][numNodes]; // Calculate node degrees int[] nodeDegrees = new int[numNodes]; for (int i = 0; i < numNodes; i++) { String node = nodes.get(i); nodeDegrees[i] = graph.get(node).size(); } // Calculate transition probabilities for (int i = 0; i < numNodes; i++) { String node1 = nodes.get(i); for (int j = 0; j < numNodes; j++) { String node2 = nodes.get(j); Set<String> neighbors = graph.get(node1); double transitionProbability = 0.0; if (neighbors.contains(node2)) { transitionProbability = 1.0 / nodeDegrees[i]; } transitionMatrix[i][j] = (1 - DEFAULT_TELEPORTATION_PROBABILITY) * transitionProbability + DEFAULT_TELEPORTATION_PROBABILITY / numNodes; } } return transitionMatrix; } } ``` 这段代码实现了一个Infomap社区检测算法,对于输入的图数据,返回每个节点所属的社区编号。具体实现中,我们首先计算了转移概率矩阵,然后使用随机游走的方式计算节点的分布,最后根据节点分布将节点分配到对应的社区中。

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