书书书
收稿日期:20180131;修回日期:20180320 基金项目:上海市软科学研究重点项目(17692104500);江苏省高校自然科学研究面上
项目(16KJD520002)
作者简介:刘欣(1990),女,安徽亳州人,硕士,主要研究方向为复杂网络理论、决策方法与应用(973827258lx@shu.edu.cn);徐桂琼(1973),
女,四川自贡人,教授,博导,主要研究方向为复杂系统建模、动力学分析、数据挖掘、决策支持;杨平乐(1983),男,河南漯河人,讲师,博士研究生,
主要研究方向为复杂网络理论、决策理论与方法、信息融合.
基于组合赋权 VIKOR方法的网络节点重要性评价
刘 欣
1
,徐桂琼
1
,杨平乐
1,2
(1.上海大学 管理学院,上海 200444;2.江苏科技大学 电气与信息工程学院,江苏 张家港 215600)
摘 要:针对节点重要性受多个因素的影响,将多属性决策理论中的 VIKOR方法拓展应用到复杂网络的关键
节点识别。基于 AHP和 TOPSIS方法,从主客观两个维度综合考虑评价指标的权重,给出一个优化的组合赋权
策略,进而提出网络节点重要性评价的组合赋权
VIKOR(combinationweightingVIKOR,CWVIKOR)方法。在四
个不同类型的实际网络中进行了仿真实验,结果表明,
CWVIKOR方法可以有效识别网络中的重要节点,在节点
传播影响力和网络效率上均表现出更好的性能。
关键词:复杂网络;节点重要性;组合赋权 VIKOR方法;SIR模型
中图分类号:O157.5 文献标志码:A 文章编号:10013695(2019)08026236804
doi:10.19734/j.issn.10013695.2018.01.0079
Nodeimportanceevaluatingofnetworkbasedon
combinationweightingVIKORmethod
LiuXin
1
,XuGuiqiong
1
,YangPingle
1,2
(1.SchoolofManagement, ShanghaiUniversity, Shanghai200444, China;2.SchoolofElectrical& InformationEngineering, Jiangsu
UniversityofScience&Technology,ZhangjiagangJiangsu215600,China)
Abstract:Theimportanceofnodeswasdeterminedbymultiplefactors.ThispaperextendedtheVIKORmethodinmulticrite
riadecisiontheorytotheprocessofnodeimportanceevaluation.BasedontheAHPmethodandTOPSISmethod,itcomprehen
sivelyconsideredtheweightsoftheevaluationindicatorsfromboththesubjectiveandtheobjectivedimensions
,andgaveanop
timizedcombinationweightingstrategy.ThenthispaperproposedthecombinationweightingVIKOR(CWVIKOR)method.It
carriedoutsimulationexperimentsinfourdifferenttypesofrealnetworks.TheresultsshowthattheCWVIKORmethodcanef
fectivelyidentifyimportantnodesinthenetworkandhasbetterperformanceintermsofnodeinfluenceabilityandnetworkeffi
ciency.
Keywords:complexnetwork;nodeimportance;combinationweightingVIKORmethod;SIRmodel
0 引言
近年来,复杂网络理论在理解社会、生物、通信、交通等复
杂系统中取得了很大的研究进展,引起了国内外学者的广泛关
注
[1]
。研究表明,复杂网络的重要节点对网络动态过程有较
强的影响,对维护网络的稳定性发挥关键作用
[2]
。识别有影
响力的关键节点不仅具有重要的理论意义,也具有显著的实用
价值,如加速信息传播、社区发现、控制谣言和疾病的传播、创
造新的营销工具等
[3]
。
识别节点重要性的很多中心性方法已被广泛使用,如度中
心性、介数中心性、接近度中心性、PageRank算法等。不同的
中心性方法从某一方面反映了网络的拓扑特性,评价结果具有
一定的局限性。目前,多属性决策方法
[4]
被用于网络节点重
要性综合评价,如 TOPSIS方法
[5~8]
、效率贡献矩阵法
[9]
、证据
理论法
[10]
等。TOPSIS方法是多属性决策的经典方法,于会等
人
[5]
将其应用于风筝网络、ARPA网络和科研合作网络的关键
节点识别。Du等人
[6]
应用 TOPSIS方法对 USairport、airlines、
email和 football四个不同类型网络进行了节点重要性评价,并
用 SI模型验证了 TOPSIS方法的有效性。Hu等人
[7]
考虑了评
价指标的权重,进一步优化了
TOPSIS方法,使其应用于更大规
模的复杂网络,并利用
SIR模型和相关分析验证了改进方法的
性能。Liu等人
[8]
基于信息熵对 TOPSIS方法进行了改进,并
将其应用于北京地铁网和山西水网的关键节点识别。Hu等
人
[9]
综合考虑节点的邻居和第二层邻居的重要度贡献值,构
建效率贡献矩阵来综合评价节点的重要性。Bian等人
[10]
利用
DS证据理论合成规则聚合多个中心性指标,识别无权网络和
加权网络中的重要节点。这些多属性决策方法考虑了网络节
点的若干因素,得到的评价结果比单一指标更准确。
将多属性决策模型应用于网络节点重要性评价,指标权重
的设定对关键节点识别有重要影响。文献[6,9,10]将复杂网络
节点重要性的评价指标放在同等重要位置,忽略了不同类型网
络之间以及各指标之间的差异性。目前,已有相关研究尝试对
复杂网络的评价指标设定合适的权重,但还有一定的局限性。
于会等人
[5]
和 Liu等人
[8]
采用主观赋权法确定评价指标的权
重。指标权重值完全依赖于决策者的经验和知识水平等,也未
体现不同网络的差异性,评价结果具有一定的随机性。
Hu等
人
[7]
通过计算中心性指标与节点传播影响力之间的距离,提出
了指标的动态赋权方法。该方法确定的权重值仅取决于数据本
身的信息,忽略了人的主观偏好,可能导致评价结果与实际重要
度出现偏差。本文受以上研究的启发,从主观和客观两个维度
综合考虑评价指标的权重,提出一个优化的组合赋权策略。
第 36卷第 8期
2019年 8月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol36No8
Aug.2019