社交网络中时间受限的影响力传播算法研究

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随着社交网络的快速发展,社会影响力的传播引起了越来越多研究者的关注。影响力传播的研究结果在广告投放、商品营销、信息传播和疫情控制等领域都有着广泛应用。传统的影响力传播问题研究往往没有考虑传播时间限制的因素,只要在传播结束时被激活的节点都被计算为所选种子节点的影响力。然而在一些应用场景中,影响力传播过程具有传播时间受限和传播存在延迟两个特性,因而具有时间紧迫性。基于上述分析,本文在研究影响力传播问题中加入时限约束和传播延迟的因素,对影响力约束扩散的过程进行了分析与建模,开发高效的算法来克服已有方法存在的缺点,以解决大规模社交网络中时间受限影响力传播的覆盖、容错等问题。本文主要研究内容包括以下几点:(1)针对影响力的传播可能会受到时间限制的特点,对时间受限的影响力传播进行了建模,将其定义为影响力圈。本文提出了一种基于蒙特卡洛模拟的影响力圈估计方法,对在时间t内某个节点的期望影响力进行了计算。同时,利用切尔诺夫界限证明了所提方法可以取得的理论近似效果保证,并分析了算法的时间复杂度。(2)提出了一种时间受限的影响力传播覆盖算法。在很多应用场景下,基于需要在限定时间内将影响力覆盖整个社交网络的需求,本文首先提出了影响力圈覆盖问题,即如何选择最小数量的种子节点,使其在t时间内产生的影响力能够覆盖整个网络。其次,本文提出了一种基于Voronoi图的划分算法,分析并证明了所得解是α近似解,其中α为Voronoi单元的边数。最后,为提高算法的效率,本文提出了两种优化算法。(3)提出了一种时间受限的影响力传播容错算法。在某些情形下影响力传播需要具有容错性,因此本文提出了影响力圈支配集的概念,构建出社交网络中影响力圈k-连通支配问题,该问题旨在寻找出最小数量的种子节点,使其能够r-跳k-支配每个非种子节点,并且保证其形成的影响力圈连通。为解决该问题,本文提出了贪心近似算法和二阶段近似算法。本文对所提算法的近似比进行了分析与证明,并分析了算法的时间复杂度。本文在真实的社交网络结构上进行了大量的实验,实验结果证实了本文所提解决方案的有效性和高效性。
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