[发明专利]一种基于边不稳定度的社区发现系统及方法

权利要求书

1.一种基于边不稳定度的社区发现系统，其特征在于包括：边不稳定度计算模块、基于边不稳定度的Fast Unfolding社区发现模块、基于边不稳定度的GN社区发现模块和结果整合模块；其中：

边不稳定度计算模块：接收函数调用图的结构数据，计算函数调用图的节点稳定度和边不稳定度，并将计算结果保存入文件中，供后续社区发现模块使用；所述边不稳定度由节点的稳定度决定；节点的稳定度定义为节点的入度与节点度的比值，有向边的不稳定度定义为源点的稳定度与终点的稳定度之差；节点的稳定度表现为，稳定度高的节点具有入度较出度相对更大的特点，函数调用图中这样的节点将更不易把改变扩散到其他节点处，因此称节点稳定性较大，由稳定性大的节点指向稳定性小的节点的边就具有较大的不稳定度，因为它容易把改变扩散出去；

基于边不稳定度的Fast Unfolding社区发现模块：根据边不稳定度计算模块的计算结果，采用改进的Fast Unfolding的算法，即在Fast Unfolding的算法中加入边不稳定度决定性，使得社区的划分根据参数大小而受边不稳定度的影响，得到社区划分结果E1并保存入文件中，为后续操作提供数据；

基于边不稳定度的GN社区发现模块：根据边不稳定度的计算结果，采用改进的基于边不稳定度的GN算法，即在GN算法的算法中计算边介数改为计算边不稳定度，在社区发现的过程中使用边不稳定度寻找合适的划分，得到社区划分结果E2并保存入文件中，为后续操作提供数据；

结果整合模块：将社区划分结果E1和E2，合并成一个待处理结果E，扫描该结果，综合考量各个节点的社区信息和节点信息，对于两次划分结果不一致的节点，进行社区的微调，最后得到函数调用图基于边不稳定度的社区发现结果；

所述边不稳定度计算模块中，

节点的稳定度计算公式如下：

其中和是节点n_i的入度和出度，S_i的值介于0到1之间，当S_i越大时，意味着节点n_i的出度越小；

边的不稳定度计算公式如下：

I_ij＝S_i-S_j

其中S_i和S_j分别是节点n_i和n_j的节点稳定度，当I_ij越大时，对应的边会将改变更快的扩展出去；

所述基于边不稳定度的Fast Unfolding社区发现模块具体步骤如下：

(1)计算网络中每条边的不稳定度，从边不稳定度计算模块的结果中提取边不稳定度结果，加入到函数调用图中相应边的属性中；

(2)初始化网络节点，每个节点均为一个社区，所以初始状态下函数调用图中社区数目与节点数相同；对于每个节点，随机将其归入其任一邻居节点中，计算模块度增量ΔQ和边不稳定度增量ΔI，对于某归一化参数α，取使得α×ΔQ+(1-α)×ΔI获得最大值的划分方案，作为本次划分的最后结果，所有节点均获得新的社区划分或者维持原有划分不变，根据节点的划分结果，得到新的社区信息，即所有属于同一划分的节点都属于同一社区；

(3)将步骤(2)得到的所有社区抽象为新的节点，重复步骤(2)的操作，直到没有新的划分可以得到正的综合增量α×ΔQ+(1-α)×ΔI时，此时网络中所有节点的划分便结束，且所有节点均有确定的社区信息，将社区信息相同的节点并入同一社区，便得到社区划分结果E1，最后保存到文件中；

所述基于边不稳定度的GN社区发现模块具体步骤如下：

(1)计算函数调用图中每条边的不稳定度，从边不稳定度计算模块的结果中提取边不稳定度结果，加入到网络中相应边的属性中；

(2)对网络中的节点按照边不稳定度降序排列；

(3)对于排列好的边，每次移除一定数量的边，直到函数调用图中的弱联通子图数目增加，并计算网络模块度增量，记录当前的状态；

(4)重复步骤(3)，直至网络中所有边都被移除，回溯寻找每一次执行步骤(3)后，网络的模块度以及相应的弱联通子图信息，选出模块度最大的一次划分，则此次划分得到所有弱联通子图便是网络的最佳社区划分结果，即每一个弱联通子图都是一个社区，至此得到函数调用图的社区划分结果E2，保存到文件中；

所述结果整合模块中，进行社区的微调，最后得到函数调用图基于边不稳定度的社区发现结果如下：在划分结果E1中，节点n_i和n_j属于不同社区，而划分结果E2中此二节点属于同一社区，则根据它们各自带有的额外信息进行判断，以决定采用E1还是E2的方案。