已知一个BA无标度网络的节点编号和坐标x,y,z都保存在一个txt文件中,已知该网络的邻接矩阵a1和每条边的流量矩阵f1。如何通过流介数中心性找出该网络的重要节点并输出它的坐标呢?MATLAB实现,不要用现成的函数和库
时间: 2023-07-16 17:16:26 浏览: 47
流介数中心性是一种衡量节点在网络中重要性的指标,它基于节点对之间的流量,因此可以用来找出网络中最重要的节点。以下是MATLAB实现的步骤:
1. 读取节点坐标和邻接矩阵
读取txt文件中保存的节点坐标和邻接矩阵,可以使用MATLAB自带的`importdata`函数。
```matlab
data = importdata('filename.txt');
coords = data(:,2:end); % 节点坐标
adj_mat = data(:,2:end); % 邻接矩阵
```
2. 计算流介数中心性
计算流介数中心性需要先计算每对节点之间的最大流,可以使用Ford-Fulkerson算法或者Dinic算法。这里使用Dinic算法,代码如下:
```matlab
function [max_flow, flow_mat] = dinic(adj_mat, flow_mat, s, t)
% 输入:邻接矩阵adj_mat,流量矩阵flow_mat,源点s,汇点t
% 输出:最大流max_flow,每条边的流量矩阵flow_mat
n = size(adj_mat, 1);
max_flow = 0;
while true
[level, path] = bfs(adj_mat, flow_mat, s, t);
if level(t) == 0 % 没有增广路
break;
end
while true % 增广
delta = augment(adj_mat, flow_mat, path);
if delta == 0
break;
end
max_flow = max_flow + delta;
end
end
function [level, path] = bfs(adj_mat, flow_mat, s, t)
% 广度优先搜索,返回每个节点的层数和一条增广路
n = size(adj_mat, 1);
level = zeros(n, 1);
path = zeros(n, 1);
q = s;
level(s) = 1;
while ~isempty(q)
u = q(1);
q = q(2:end);
for v = 1:n
if adj_mat(u,v) > 0 && level(v) == 0
level(v) = level(u) + 1;
path(v) = u;
q(end+1) = v;
end
end
end
function delta = augment(adj_mat, flow_mat, path)
% 在增广路上增加流量,返回增加的流量delta
n = size(adj_mat, 1);
t = find(path, 1, 'last');
delta = inf;
while t ~= 1
u = path(t);
delta = min(delta, adj_mat(u,t)-flow_mat(u,t));
t = u;
end
t = find(path, 1, 'last');
while t ~= 1
u = path(t);
flow_mat(u,t) = flow_mat(u,t) + delta;
flow_mat(t,u) = flow_mat(t,u) - delta;
t = u;
end
```
计算每对节点之间的最大流后,就可以计算每个节点的流介数中心性了。流介数中心性定义为:
$$C_B(u) = \sum_{s \neq u \neq t} \frac{\sigma_{st}(u)}{\sigma_{st}}$$
其中$\sigma_{st}$为源点和汇点之间的最大流量,$\sigma_{st}(u)$为不经过节点$u$时,源点和汇点之间的最大流量。可以使用以下代码计算每个节点的流介数中心性:
```matlab
n = size(adj_mat, 1);
flow_mat = zeros(n);
centrality = zeros(n, 1);
for s = 1:n
for t = 1:n
if s ~= t
[~, f_mat] = dinic(adj_mat, flow_mat, s, t);
sigma_st = sum(f_mat(s,:));
for u = 1:n
if u ~= s && u ~= t
[~, f_mat_tmp] = dinic(adj_mat, f_mat, s, t);
sigma_st_u = sum(f_mat_tmp(s,:));
centrality(u) = centrality(u) + sigma_st_u / sigma_st;
end
end
end
end
end
```
3. 找出重要节点并输出坐标
找出流介数中心性最高的节点,可以使用MATLAB自带的`max`函数。输出对应的节点坐标即可。
```matlab
[~, idx] = max(centrality);
coord = coords(idx,:);
fprintf('重要节点的坐标为 (%d, %d, %d)', coord(1), coord(2), coord(3));
```