MATLAB实例:构造网络连接图(Network Connection)及计算图的代数连通度(Algebraic Connectivity)

作者:凯鲁嘎吉 - 博客园 http://www.cnblogs.com/kailugaji/

1. 图的代数连通度(Algebraic Connectivity)

图的代数连通度:Laplace图谱的次小特征值。

2. 网络连接图(Network Connection)的构造

随机生成一个具有50个节点的传感器网络。节点随机放置在3.5 x 3.5方形区域内,通信距离为0.8。如下图所示,共有159条边,其代数连通度为:0.3007。

3. MATLAB程序

demo_Create_Network_Connection.m

%创建无向图 网络连接图 Network Connection.
clc;
close all;
clear; Conf.Square = 3.5; %方形区域的边长
Conf.NodeNumber = 50; %节点个数
Conf.CommDist = 0.8; %最大通信距离 is_create_network = 1;
if is_create_network == 1
[ Network, Dists ] = CreateNetworksFunc(Conf);
save Network_1.mat Network
else
load Network_1.mat
end nodenum = size(Network.Nodes.loc,1); %节点个数
lap_matrix = zeros(nodenum); %节点数*节点数 图的Laplace矩阵:diag(d1,d2,...dn)-邻接矩阵,di为节点i的度
for i=1:nodenum
idx = Network.Nodes.neighbors{i}; %邻接节点的id
lap_matrix(i,idx) = -1; %负的邻接矩阵
lap_matrix(i,i) = length(idx); %对角线元素为节点的度
end
eig_val = eig(lap_matrix); %lap_matrix的特征值
eig_val = sort(eig_val,'ascend'); %从小到大排序,最小特征值为0
algeb_conn = eig_val(2) % algebraic connectivity 代数连通度:lap_matrix的第二小特征值>0,连通图
avg_deg = sum(diag(lap_matrix))/nodenum % average values 节点度的均值 DrawNetworks(Network);
% DrawNetworks(Network, Dists); %把所有的边的长度(通信距离)都标出来了
print(gcf,'-dpng','Network_1.png'); %保存图片

CreateNetworksFunc.m

function [ Network, Dists ] = CreateNetworksFunc(Conf)
% 创建无向图 网络连接图 Network Connection.
num = Conf.NodeNumber; %节点个数
square = Conf.Square; %方形区域的边长
maxDist = Conf.CommDist; %最大通信距离 loc = square*rand(num,2) - square/2; %num*2的随机数 节点坐标
Dists = Euclid_Dist(loc(:,1),loc(:,2)); %节点数*节点数,对角线元素为0 % without self-loop 不存在节点自己到自己的路径,对角线上的元素为无穷大
Dists = Dists + 10*maxDist*eye(num); Neighbors = cell(num,1);
maxDegree = 0; %节点的最大度,与节点相邻的最大边数
edges = 0; %图的总边的个数,无向图的度/2
for i=1:num
Neighbors{i} = find(Dists(i,:)<=maxDist); %找邻接节点的id
if length(Neighbors{i}) > maxDegree
maxDegree = length(Neighbors{i}); %节点的最大度
end
edges = edges + length(Neighbors{i});
end Nodes.loc = loc;
Nodes.neighbors = Neighbors; Network.maxDegree = maxDegree;
Network.edges = edges/2; %% undirected graph
Network.Conf = Conf;
Network.Nodes = Nodes;
end function dist = Euclid_Dist(X,Y)
% 求两两节点之间的距离,输出[节点*节点]的矩阵,距离矩阵
len = length(X);
xx = repmat(X,1,len); %节点数*节点数
yy = repmat(Y,1,len);
dist = sqrt((xx-xx').^2+(yy-yy').^2); %节点数*节点数
end

DrawNetworks.m

function fig = DrawNetworks( Network )
%画无向图 网络连接图 Network Connection.
% function fig = DrawNetworks( Network, Dists ) %把所有的边的长度(通信距离)都标出来了 num = Network.Conf.NodeNumber; %节点个数
loc = Network.Nodes.loc; %节点坐标
square = Network.Conf.Square; %方形区域的边长
Neighbors = Network.Nodes.neighbors; %邻接节点的id fig = figure;
plot(loc(:,1),loc(:,2),'ro','MarkerSize',8,'LineWidth',2); %节点是红色圆圈
side=ceil(square/2);
axis([-side,side,-side,side]);
for i=1:num
for k = 1:length(Neighbors{i})
j = Neighbors{i}(k);
% c = num2str(Dists(i,j),'%.2f');
% text((loc(i,1) + loc(j,1))/2,(loc(i,2) + loc(j,2))/2,c,'Fontsize',10); %把所有的边的长度(通信距离)都标出来了
% hold on;
line([loc(i,1),loc(j,1)],[loc(i,2),loc(j,2)],'LineWidth',0.8,'Color','b'); %线是蓝色
end
end
set(gcf, 'Color', 'w'); %白色
end

4. 参考文献

[1] Hua J, Li C. Distributed variational Bayesian algorithms over sensor networks[J]. IEEE Transactions on Signal Processing, 2015, 64(3): 783-798.

[2] 肖恩利, 束金龙, 闻人凯. 图的代数连通度及其点连通度[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2003, 2003(4):1-4.

[3] Junhao Hua. Distributed Variational Bayesian Algorithms. Github, 2017.

MATLAB实例:构造网络连接图(Network Connection)及计算图的代数连通度(Algebraic Connectivity)的更多相关文章

  1. MATLAB实例:聚类网络连接图

    MATLAB实例:聚类网络连接图 作者:凯鲁嘎吉 - 博客园 http://www.cnblogs.com/kailugaji/ 本文给出一个简单实例,先生成2维高斯数据,得到数据之后,用模糊C均值( ...

  2. 使用putty连接虚拟机上的centos提示Network:connection refused

    转自:https://yeyuan.iteye.com/blog/1266484 今天早上开机之后,像往常一样使用putty连接linux的时候,突然提示Network:connection refu ...

  3. MATLAB实例:求相关系数、绘制热图并找到强相关对

    MATLAB实例:求相关系数.绘制热图并找到强相关对 作者:凯鲁嘎吉 - 博客园 http://www.cnblogs.com/kailugaji/ 用MATLAB编程,求给定数据不同维度之间的相关系 ...

  4. MATLAB实例:散点密度图

    MATLAB实例:散点密度图 作者:凯鲁嘎吉 - 博客园http://www.cnblogs.com/kailugaji/ MATLAB绘制用颜色表示数据密度的散点图 数据来源:MATLAB中“fit ...

  5. MATLAB实例:绘制折线图

    MATLAB实例:绘制折线图 作者:凯鲁嘎吉 - 博客园 http://www.cnblogs.com/kailugaji/ 条形图的绘制见:MATLAB实例:绘制条形图 用MATLAB将几组不同的数 ...

  6. 初次使用git就遭遇不测,提示没有这个服务连接和需要配置git的一个http参数 NO network connection,SSl host could not be verified ...

    第一次使用git 拉取服务上的项目到本地,结果,在拿到访问的url地址后,输入用户名密码,失败了. --eclispe  4.5.3 继承了git客户端插件的版本 ------下一步后,报错 NO n ...

  7. Delaunay三角剖分及MATLAB实例

    https://blog.csdn.net/piaoxuezhong/article/details/68065170 一.原理部分 点集的三角剖分(Triangulation),对数值分析(如有限元 ...

  8. 处于同一个域中的两台Sql server 实例无法连接

    处于同一个域中的两台Sql server 实例无法连接,报的错误信息如下: A network-related or instance-specific error occurred while es ...

  9. openstack(liberty): 简单网络连接图

    openstack起初的网络部分是和计算核心nova合在一起的,后来被拆分出来,独立成为一个模块, 现在名为Neutron. 本博文是学习记录,记录的是基于GRE tunnel技术的neutron和计 ...

随机推荐

  1. Spring 常犯的十大错误,(收藏后)永远不要在犯了

    1. 错误一:太过关注底层 我们正在解决这个常见错误,是因为 “非我所创” 综合症在软件开发领域很是常见.症状包括经常重写一些常见的代码,很多开发人员都有这种症状. 虽然理解特定库的内部结构及其实现, ...

  2. IT兄弟连 HTML5教程 CSS3属性特效 2D变换1

    通过CSS3转换,能够对元素进行移动.缩放.转动.拉长或拉伸.它如何工作?转换是使元素改变形状.尺寸和位置的一种效果.CSS3转换包括2D转换和3D转换,本小结我们来了解2D变换的转换方法. 转换属性 ...

  3. jQuery实现下拉框默认选中

    <form class="form-inline" method="post" action="/score_result/"> ...

  4. Javascript获取元素的xpath

    //获取xpath function readXPath(element) { if (element.id !== "") {//判断id属性,如果这个元素有id,则显 示//* ...

  5. ProjectServer2010升级到ProjectServer2016,Sharepoint2010升级到Sharepoint2016第一章

    之后还原 Project Server 2010 数据库和包含 Project Web App 网站数据的 SharePoint 内容数据库,您可以运行数据和 Project Web App 网站集升 ...

  6. 【原】导入framework报错解决(以ReactiveObjC.framework为例)

    1.当导入ReactiveObjC.framework后,进行编译时报错:framework not found xxx 报错如下图: 解决办法:     Targets -> Build Se ...

  7. 使用动态SQL处理table_name作为输入参数的存储过程(MySQL)

    关于mysql如何创建和使用存储过程,参考笔记<MySQL存储过程和函数创建>以及官网:https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/create-pro ...

  8. C# List、Array、Dictionary之间相互转换

    Array转换为List List转换为Array Array转Dictionary Dictionary转Array List转Dictionary Dictionary转List IQueryab ...

  9. django重点url,视图函数,模板语言

    django重点url,视图函数,模板语言url 1.django重点url无命名分组:re_path() 2.url第一个参:url未命别名分组就不需要views中参数一定,若命别名(?P<y ...

  10. 《Web Development with Go》Middleware之共享数据

    这个库值得学, 好像写起来越来越溜 package main import ( "fmt" "log" "net/http" //" ...