复杂网络的搜索策略研究

来源 :石家庄经济学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yifengwuyang
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复杂网络的搜索包括社会网络中的搜索、Internet中的搜索、万维网中的搜索、P2P网络中的搜索等。在复杂网络中,如果每个节点都知道网络的全局信息,也就是每个节点都知道在最少的步数内到达目标节点,这是最优的搜索结果。但现实的很多网络都比较复杂,比如万维网网页的数量多达十几亿个。节点往往只能利用一些局部的邻居节点的相关信息等来进行搜索,因此对局部搜索策略的研究具有现实的意义。搜索效率和网络的阻塞是一对矛盾。例如,广度优先搜索(BFS)策略可以在很短的时间搜遍整个网络,而与此同时也会在网络中产生大量的查询消息极易引起网络的阻塞。另外,网络的拓扑结构对搜索效率的影响是很大的,自从复杂网络的小世界性和无标度性被发现以来,研究者开始从网络的拓扑结构角度出发提出了一些新的搜索策略和算法,并研究搜索效率和拓扑结构的关系。论文首先简单介绍了复杂网络的基本概念和几种基本的搜索策略,并以P2P网络为例介绍了广度优先搜索(BFS)策略的应用,在仿真实验中分析了无标度网络中的最大度搜索(DS)策略。在此基础上,论文将广度优先搜索(BFS)策略与最大度搜索(DS)策略结合起来,充分利用两者的优点,提出了一种基于二叉树的搜索(BBS)策略,选择Matlab作为仿真工具,模拟了BBS策略的过程。重点研究了此策略在几种典型的网络拓扑模型中的搜索效率,分析了拓扑结构和搜索效率的关系,验证其可行性和有效性。本搜索策略使用较少的副本,进一步提高了网络的搜索效率,并产生了较少的信息量。最后将此策略应用到非结构化P2P(Gnutella2)网络中,实验表明其性能良好。论文主要研究以下几个方面:1.详细介绍了广度优先搜索(BFS)策略在非结构化P2P网络的应用,介绍了随机游走(RW)及最大度(DS)策略在不同复杂网络模型中的仿真实验。2.设计了基于二叉树的搜索(BBS)策略,在各种网络模型中进行仿真实验,并详细分析了算法的性能,通过和现有的搜索策略对比,证明了算法的可行性和有效性。3.将基于二叉树的搜索(BBS)策略应用在非结构化P2P(Gnutella2)网络中。实验表明其搜索效率很高。实验发现:该策略适用于无标度网络中,它产生的查询消息量远小于广度优先搜索策略,而搜索效率又远高于随机游走等搜索策略。实际搜索距离较小,并且实际搜索距离随着无标度网络规模的增大而逐渐变小。同时该策略的改进空间很大,扩展性较好。此策略应用在非结构化P2P(Gnutella2)网络中,实验表明BBS策略是可行有效的。
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