麻烦设计一个代码,基于复杂网络和SIR流行病传播的信息阻断实验,具体来说,根据节点度中心性识别的关键k个节点作为免疫节点,其他节点作为易感节点,并随机选择一个节点为感染节点,通过迭代,直到网络中没有感染节点,输出感染节点的比例,这里,将节点的恢复概率设定为0
时间: 2024-09-07 07:06:54 浏览: 58
复杂网络—时序网络上流行病传播Matalab代码实现
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为了设计这个代码,我们将使用Python和其流行的库`networkx`处理复杂网络,以及`random`库来模拟SIR模型(Susceptible-Infected-Recovered)。首先,确保已经安装了这两个库,如果没有,可以使用`pip install networkx random`进行安装。
以下是一个基本的实现框架:
```python
import networkx as nx
import random
# 定义SIR模型的函数
def sir_simulation(G, k关键节点, infected_node):
G.nodes[infected_node]['state'] = 'I'
susceptible_nodes = [node for node in G if G.nodes[node]['state'] == 'S']
while susceptible_nodes:
# 遍历所有相邻的易感节点
for node in susceptible_nodes:
neighbors = list(G.neighbors(node))
if any(G.nodes[n]['state'] == 'I' for n in neighbors):
probability_of_infection = len([n for n in neighbors if G.nodes[n]['state'] == 'I']) / sum(G.degree(neighbors))
if random.random() < probability_of_infection:
G.nodes[node]['state'] = 'I'
# 计算并更新免疫节点,跳过已感染节点
immune_nodes = [node for node in G.nodes(data=True) if node[1]['state'] != 'I' and node[1]['degree'] >= k]
for node in immune_nodes:
G.nodes[node[0]]['state'] = 'R'
# 移除已康复的节点
G.remove_nodes_from([node[0] for node in G.nodes(data=True) if node[1]['state'] == 'R'])
# 更新易感节点列表
susceptible_nodes = [node for node in G if G.nodes[node]['state'] == 'S']
return len([node for node in G.nodes if G.nodes[node]['state'] == 'I']) / len(G), G
# 示例网络创建
G = nx.barabasi_albert_graph(100, 3) # 使用Barabási-Albert模型创建复杂网络,可以根据需要修改
# 识别关键k个节点
degrees = nx.degree_centrality(G)
top_k = sorted(degrees, key=degrees.get, reverse=True)[:k]
# 随机选择感染节点
infected_node = random.choice(list(G))
# 运行模拟并获取结果
infection_ratio, final_network = sir_simulation(G, k=k, infected_node=infected_node)
print(f"初始感染比例: {infection_ratio}")
# 输出感染节点的数量、网络结构等信息(根据需求)
```
在这个代码中,我们首先定义了一个SIR模型的模拟函数,它会遍历网络,检查每个节点的状态并在满足条件时将其转换为感染状态。然后,我们在每轮迭代中找出关键节点并将它们标记为免疫。最后,当没有感染节点时,计算并返回感染比例。
注意:这只是一个基本示例,实际应用可能需要更复杂的逻辑处理和错误检查,例如网络空洞可能导致迭代结束前就没有任何感染节点。此外,`remove_nodes_from`操作可能会导致网络稀疏,可能会影响度中心性的计算,因此可以考虑在每次迭代结束后更新节点度数。
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