已知双层相依网络由a1和a2组成,邻接矩阵为a3.研究同配耦合的双层相依网络的韧性,给每个节点设置四种不同的状态:例如,正常、故障、失效、退化。故障时经过一段时间后可以修复。失效时节点被移除。退化时节点可连的边比正常时减少一半。如何研究才能研究网络的韧性并得出结论,matlab实现
时间: 2024-02-13 13:05:37 浏览: 105
要研究同配耦合的双层相依网络的韧性,可以采用如下步骤:
1. 生成随机的双层相依网络,包括邻接矩阵a3、节点状态矩阵和状态转移规则等。
2. 计算网络的初始韧性,即在网络没有受到攻击时能够承受的最大攻击强度。
3. 对网络进行攻击,例如随机选择一些节点进行攻击,或者根据节点的度中心性等指标选择攻击目标。在每次攻击后,更新节点状态矩阵,并重新计算网络的韧性。
4. 重复步骤3,直到网络完全瘫痪或者攻击强度达到一定值为止。
5. 分析网络的韧性曲线,得出网络的韧性指标,例如平均攻击强度、网络瘫痪点、网络的韧性指数等。
以下是一个 MATLAB 实现的示例代码:
```matlab
% 生成随机的双层相依网络
n = 50; % 节点数
p = 0.2; % 连边概率
a1 = rand(n) < p; % 生成第一层网络的邻接矩阵
a2 = rand(n) < p; % 生成第二层网络的邻接矩阵
a3 = [a1, a2; a2, a1]; % 生成双层相依网络的邻接矩阵
% 初始化节点状态矩阵
status_matrix = zeros(n * 2, 4); % 每个节点有四种状态
for i = 1:n
% 第一层网络节点的状态
status_matrix(i, 1) = 1; % 初始状态为正常
status_matrix(i, 2) = 0; % 故障时间
status_matrix(i, 3) = 0; % 失效时间
status_matrix(i, 4) = 0; % 失效节点编号
% 第二层网络节点的状态
status_matrix(i + n, 1) = 1;
status_matrix(i + n, 2) = 0;
status_matrix(i + n, 3) = 0;
status_matrix(i + n, 4) = 0;
end
% 设置状态转移规则
for t = 1:1000 % 进行一千个时间步长的模拟
for i = 1:n * 2 % 遍历所有节点
switch status_matrix(i, 1) % 根据节点当前状态进行状态转移
case 1 % 正常状态节点不变
continue
case 2 % 故障状态节点经过60s后可以被修复
if (t - status_matrix(i, 2)) >= 60
status_matrix(i, 1) = 1; % 将节点状态改为正常状态
end
case 3 % 失效状态节点被移除
a3(i, :) = 0;
a3(:, i) = 0;
status_matrix(i, 4) = i; % 保存失效节点编号
case 4 % 退化状态节点可连的边比正常时减少一半
a3(i, :) = a3(i, :) & (rand(1, n * 2) > 0.5);
a3(:, i) = a3(:, i) & (rand(n * 2, 1) > 0.5);
end
end
end
% 计算网络的初始韧性
initial_strength = calculate_strength(a3);
% 攻击网络
attack_strength = 0.1; % 每次攻击的强度
while true
% 随机选择一些节点进行攻击
attacked_nodes = randperm(n * 2, round(attack_strength * n * 2));
for i = 1:length(attacked_nodes)
% 更新节点状态矩阵
if status_matrix(attacked_nodes(i), 1) == 1 % 如果节点是正常状态
status_matrix(attacked_nodes(i), 1) = 2; % 改为故障状态
status_matrix(attacked_nodes(i), 2) = t; % 记录故障时间
end
end
% 重新计算网络的韧性
current_strength = calculate_strength(a3);
if current_strength < 0.5 * initial_strength % 如果网络已经瘫痪
fprintf('网络已经瘫痪!\n');
break;
end
if current_strength < 0.9 * initial_strength % 如果网络的韧性下降到一定程度
fprintf('网络的韧性下降到一定程度!\n');
break;
end
% 更新时间步长
t = t + 1;
end
% 计算网络的韧性
function strength = calculate_strength(a)
strength = sum(sum(a)) / (size(a, 1) * (size(a, 1) - 1));
end
```
需要注意的是,这只是一个简单的示例代码,实际应用中需要根据具体的问题进行修改和扩展。
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