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无标度网络 Scale-Free Network

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无标度网络的核心特征

无标度网络的关键特点是节点的连接数(也就是每个节点有多少条边)分布非常不均匀。大部分节点的连接数很少,但少数节点的连接数非常多。这种分布被称为幂律分布

为什么叫“无标度”

“无标度”这个名字的核心在于“没有一个典型的尺度”。这里的“尺度”可以理解为“典型的连接数”。我们来对比一下几种不同的网络来理解这一点:

1. 规则网络

  • 例子:想象一个整齐的网格,每个节点都恰好连接到 4 个其他节点(上下左右各一个)。
  • 特征:所有节点的连接数都一样,都是 4。这种网络有一个非常明确的“典型尺度”,即每个节点的连接数都是 4。
  • 结论:规则网络有明确的“尺度”(每个节点的连接数)。

2. 随机网络

  • 例子:假设你在纸上随机撒一些点,然后随机地用线连接这些点。
  • 特征:大部分节点的连接数会比较接近某个平均值。比如,平均每个节点连接 3 个其他节点,大部分节点的连接数会在 2 到 4 之间。虽然有些节点的连接数会偏离这个平均值,但偏离的程度不会太大。
  • 结论:随机网络也有一个大致的“典型尺度”,即平均连接数。

3. 无标度网络

  • 例子:想象一个社交网络,大多数人只有几个朋友,但少数人(比如明星或网红)有成千上万的粉丝。
  • 特征:大部分节点的连接数非常少,但少数节点的连接数非常多。比如,99%的节点的连接数可能在 1 到 10 之间,但有 1%的节点的连接数超过 1000。这种分布没有一个“典型”的连接数,因为连接数的分布范围非常广。
  • 结论:无标度网络没有一个明确的“典型尺度”,因为节点的连接数分布非常不均匀。

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