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可视图复杂网络度分布拟合比较研究

张蓉 邹勇

张蓉, 邹勇. 可视图复杂网络度分布拟合比较研究[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2017, (2): 75-80. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.010
引用本文: 张蓉, 邹勇. 可视图复杂网络度分布拟合比较研究[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2017, (2): 75-80. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.010
ZHANG Rong, ZOU Yong. Comparative regression analysis to degree distributions of visibility graph[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2017, (2): 75-80. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.010
Citation: ZHANG Rong, ZOU Yong. Comparative regression analysis to degree distributions of visibility graph[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2017, (2): 75-80. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.010

可视图复杂网络度分布拟合比较研究

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2017.02.010
基金项目: 

国家自然科学基金 11305062

详细信息
    作者简介:

    张蓉, 女, 硕士研究生, 研究方向为非线性与复杂网络学.E-mail:sandy58756071@sina.com

    通讯作者:

    邹勇, 男, 副教授, 硕士生导师, 研究方向为复杂网络结构与动力学.E-mail:yzou@phy.ecnu.edu.cn

  • 中图分类号: O415

Comparative regression analysis to degree distributions of visibility graph

  • 摘要: 可视图(Visibility Graph,VG)算法为研究时间序列的动力学特性提供了复杂网络的思想.网络的度分布反映了时间序列的动力学特征.通过自回归随机过程和分数布朗运动两种不同数据,分别构建可视图.对比结果表明,在自回归随机过程中,度分布可以用指数函数刻画;而在分数布朗运动中,度分布用幂律函数刻画更为合适.这一结论不但适用于VG算法,同时也适用于水平可视图(Horizontal Visibility Graph,HVG)算法.
  • 图  1  图 1(a)-图 1(d) 半对数坐标下的度累积分布的指数拟合, 虚线表示率参数 $\lambda$ ; 图 1(e)-图 1(h) 双对数坐标下的度累积分布的幂率拟合, 虚线表示幂律指数 $\gamma$

    Fig.  1  (a)-(d) Exponential fitting to the cumulative degree distributions in semi-log plot, and dashed lines are slopes for $\lambda $ ; (e)-(h) Similar to (a)-(d) but power law forms in double log plots

    图  2  在HVG情形下结果, 其余信息如图 1标注

    Fig.  2  The same as Fig. 1, except for HVG

    图  3  图 3(a)-图 3(b) 半对数坐标下的度分布的指数拟合, 虚线表示率参数 $\lambda$ ; 图 3(e)-图 3(h) 双对数坐标下的度分布的幂率拟合, 虚线表示幂律指数 $\gamma$

    Fig.  3  (a)-(d) Exponential fitting to the degree distributions in semi-log plot, and dashed lines are slopes for $\lambda $ ; (e)-(h) Similar to (a)-(d) but power law forms in double-log plots

    图  4  在HVG情形下结果, 其余信息如图 3标注

    Fig.  4  The same as Fig.3, except for HVG

    表  1  AR (1) 在VG算法下指数与幂率拟合比较

    Tab.  1  Comparison between exponential and power law scaling factors of VG graphs of AR (1)

    φ=0 φ=0.3 φ=0.9 φ=-0.5
    λ γ λ γ λ γ λ γ
    数值 0.13 4.21 0.12 3.98 0.10 4.09 0.12 4.22
    R2 0.998 0.957 0.999 0.919 0.986 0.953 0.998 0.959
    SSE 0.655 2.575 0.123 9.074 3.829 5.290 0.440 2.458
    下载: 导出CSV

    表  2  AR (1) 过程在HVG下的拟合比较,其余信息如表 1标注

    Tab.  2  The same as Tab. 1, except for HVG of AR (1)

    φ=0 φ=0.3 φ=0.9 φ=-0.5
    λ γ λ γ λ γ λ γ
    数值 0.45 7.61 0.50 6.54 0.76 8.96 0.43 7.37
    R2 0.995 0.947 0.993 0.911 0.994 0.955 0.996 0.952
    SSE 1.515 1.599 1.839 3.273 0.951 1.227 0.6017 1.199
    下载: 导出CSV

    表  3  FBM在VG算法下指数与幂率拟合比较

    Tab.  3  Comparison between exponential and power law scaling factors VG graphs of FBM

    H=0.3 H=0.5 H=0.7 H=-0.9
    λ γ λ γ λ γ λ γ
    数值 0.07 2.47 0.03 1.97 0.01 1.56 0.004 1.12
    R2 0.989 0.990 0.965 0.995 0.939 0.990 0.962 0.986
    SSE 0.527 0.121 6.826 0.105 15.520 0.429 11.770 0.452
    下载: 导出CSV

    表  4  FBM过程在HVG下的拟合比较,其余信息如表 3标注

    Tab.  4  The same as Tab.3, except for HVG of FBM

    H=0.3 H=0.5 H=0.7 H=-0.9
    λ γ λ γ λ γ λ γ
    数值 0.61 11.28 0.73 11.91 0.88 13.26 1.00 9.67
    R2 0.975 0.980 0.970 0.980 0.948 0.971 0.953 0.979
    SSE 4.689 0.210 6.815 0.274 9.658 0.328 6.999 0.143
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2016-03-18
  • 刊出日期:  2017-03-25

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