ER隨機圖的度分布(轉)


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20世紀50年代末由兩位匈牙利數學家Erdos和Renyi建立的隨機圖理論(Random graph theory)被公認是在數學上開創了復雜網絡拓撲結構的系統性分析。

其中Erdos是一位頗具傳奇色彩的數學家,他一生巡回世界,每到一個地方就跟當地的數學家討論研究,寫文章。他先后發表過一千多篇數學論文,被稱為最多產的數學家。

 

 
Erdos

ER隨機圖有兩種構建方式:

(1)G(N,M),先確定N個點,然后向這N個點之間撒M條邊;

(2)G(N,p),也是先確定N個點,任意兩個不同的節點之間的連邊概率是p;

隨機圖可以通過Python下的一個編程包實現(不止隨機圖了,很多復雜網絡的算法都有包括,下載地址:https://pypi.python.org/pypi/networkx/)

 

 
100個節點,p=0.03

 

 
100個節點,p=0.03

ER隨機圖的度分布:

 

 
度分布

很好理解,一個點的度為k的概率(有k個點與之相連),就在除它本身之外的(N-1)個點選k個和它相連,剩下(N-1-k)和它不連。所以是個二項分布。

二項分布可以由泊松分布近似:

 

 
二項分布泊松近視

這里的<k>=p(N-1),為度的均值。

用Python出四個圖,<k>=15的時候對應100個節點,1000個節點,10000個節點和100000個節點的情況。

 

 
代碼

 

 
nodes=100

 

 
nodes=1000

 

 
nodes=10000

 

 
nodes=100000

在10000個節點的時候已經非常接近了,數量級達到100000的時候就非常契合了。

在N非常大(大於10000)的時候,ER隨機圖的度分布可以由泊松分布來刻畫。



作者:鹿生鮮
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