复杂网络相关理论是描述、分析、优化复杂系统的常用研究方法。诸多学者运用复杂网络相关理论对城市公交网络、地铁网络、航空网络进行研究,构建相关的网络模型,分析网络结构特征,提出优化网络的方法。在前人研究基础之上,本文运用复杂网络相关理论,以全国高速公路网络为研究对象,进行了一定的理论与实践探讨。本文运用复杂网络相关理论,对全国高速公路网络进行了研究。主要研究内容包括,以全国当前高速公路线路和省辖市为节点,分别构建L、R、P空间下的三种复杂网络模型,并对复杂网络模型的静态拓扑结构从度、度分布、接近中心性、中介中心性、环线经济密度、聚类系数及平均路径长度七个方面进行了分析,发现网络具有较短的直径、小世界性等规律特征,这些特征可以反应当前全国高速公路网络建设存在的诸多问题;收集整理了 1984至2016年我国高速公路修建和通车时间数据,以五年为周期,动态展现了全国高速公路复杂网络的演化过程,发现高速公路网络具有择优选择机制和自增长机制,以此为基础构建了全国高速公路网络演化模型,并对该模型从度、度分布、平均路径长度及聚类系数四个方面进行计算机模拟仿真,验证了模型的准确性;结合上述两个主要研究成果,对全国高速公路网络未来建设提出了改进优化的对策建议。本文运用复杂网络理论对全国高速公路网络数据进行的实证研究,得出全国高速公路在P空间中度分布呈指数分布,具有较大聚类系数、较小平均路径长度,表明其具有典型的小世界特性;在R空间中度分布呈现全国高速公路网络具有小平均路径长度、小聚类系数,整个网络体现无标度特性,属于无标度网络;对全国高速公路网络演化模型的模拟仿真,得到该模型可以用来预测全国高速公路网络的发展变化。虽然我国高速公路网络建设已经取得了举世瞩目的成就,但仍存在部分城市连通性差、重复建设等问题。运用复杂网络对全国高速公路网络的分析,为今后建设高速公路开拓新思路,提供新方法、新途径,为进一步实现绿色公路寻找突破口。