超網(wǎng)絡(luò)理論及其應(yīng)用

前言

在我們生活的這個時代，由于社會的發(fā)展，人類活動的空間范圍日益擴大，交往形式也日益增多。為了方便交往與溝通，人們構(gòu)建了大量的運輸、通信、商貿(mào)、金融、文化系統(tǒng)，這些系統(tǒng)大部分可以通過形形色色的網(wǎng)絡(luò)加以描述，如交通運輸網(wǎng)絡(luò)、電力網(wǎng)絡(luò)、計算機網(wǎng)絡(luò)、金融網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)等。類似的還有科技合作網(wǎng)絡(luò)、社會關(guān)系網(wǎng)絡(luò)、食物鏈網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。在人類社會中，網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展給人們的出行、貨物的流動、資金的流轉(zhuǎn)、信息的流通帶來很多方便，提高了生產(chǎn)效率和生活質(zhì)量。但是，傳染病的流行、網(wǎng)絡(luò)病毒的傳播、流言蜚語的散布、電力網(wǎng)的局部故障所引起的大面積停電，通信系統(tǒng)的中斷所引起的交通運輸系統(tǒng)癱瘓都是網(wǎng)絡(luò)帶來的危害。因此，對自然網(wǎng)絡(luò)和人工網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識和干預(yù)，就成為科學(xué)技術(shù)所要解決的問題之一。典型的網(wǎng)絡(luò)是由許多“節(jié)點”與連接兩個節(jié)點的一些“邊”組成的。其中，節(jié)點用來表示實際系統(tǒng)中不同的個體，連接節(jié)點的邊則用來表示兩個節(jié)點之間具有某種特定的關(guān)系。節(jié)點和邊連接而成的圖形就是常見的網(wǎng)絡(luò)圖。在節(jié)點之間，通過“邊”，網(wǎng)絡(luò)流（物流、能流、信息流、資金流）在流動。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的日益擴大和連接的日益復(fù)雜，人們希望對網(wǎng)絡(luò)能夠用抽象的邏輯與數(shù)學(xué)工具來加以描述和分析。18世紀(jì)數(shù)學(xué)家歐拉對所謂“七橋問題”的建模和分析，開創(chuàng)了數(shù)學(xué)中圖論這一分支的研究。其后，在運籌學(xué)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析中，在最短路徑、最大流以及最小費用流等方面有了一些解決實際問題的研究。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了超網(wǎng)絡(luò)理論的基本概念、基本算法、基本理論及其應(yīng)用。全書共分三大部分：第一部分基本理論和方法：緒論、超圖及其相關(guān)的模型系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、超網(wǎng)絡(luò)流的建模和優(yōu)化的基本理論。第二部分超圖的應(yīng)用：超網(wǎng)絡(luò)和超圖在知識組織與表示中的應(yīng)用、超圖在主題地圖中的應(yīng)用、超圖在聚類中的應(yīng)用、蜂窩式移動通信系統(tǒng)的超圖模型、超圖在化學(xué)中的應(yīng)用。第三部分超網(wǎng)絡(luò)流的應(yīng)用：電子商務(wù)供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型、退貨供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型、閉環(huán)供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型、金融超網(wǎng)絡(luò)模型、網(wǎng)絡(luò)廣告資源分配超網(wǎng)絡(luò)模型、交通超網(wǎng)絡(luò)模型、遠(yuǎn)程移動辦公與通勤上班辦公決策的空間-時間超網(wǎng)絡(luò)模型、知識協(xié)作超網(wǎng)絡(luò)模型。本書不僅介紹了超網(wǎng)絡(luò)的基本理論，也介紹了如何應(yīng)用超網(wǎng)絡(luò)的部分理論解決實際問題。    本書可作為高等院校理工科高年級學(xué)生和研究生的教學(xué)參考書，也可供圖論、系統(tǒng)工程、管理等專業(yè)的研究人員和工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第一部分　基本理論和方法　第1章　緒論　　1.1　網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)　　1.2　超網(wǎng)絡(luò)　　1.3　超網(wǎng)絡(luò)的例子　　1.4　關(guān)于超網(wǎng)絡(luò)的定義　　1.5　當(dāng)前有關(guān)超網(wǎng)絡(luò)的研究　　1.6　發(fā)展展望和有待解決的若干問題　　參考文獻　第2章　超圖及其相關(guān)的模型系統(tǒng)基礎(chǔ)理論　　2.1　引言　　2.2　與超圖有關(guān)的概念及性質(zhì)　　2.3　與系統(tǒng)有關(guān)的概念及性質(zhì)　　參考文獻　第3章　超網(wǎng)絡(luò)流的建模和優(yōu)化的基本理論　　3.1　引言　　3.2　超網(wǎng)絡(luò)流的建模問題　　3.3　變分不等式和動態(tài)系統(tǒng)　　3.4　算法　　參考文獻第二部分　超圖的應(yīng)用　第4章　超網(wǎng)絡(luò)和超圖在知識組織與表示中的應(yīng)用　　4.1　知識網(wǎng)絡(luò)　　4.2　知識的表示　　4.3　概念地圖　　4.4　應(yīng)用超圖來表述文檔中的知識　　4.5　知識網(wǎng)絡(luò)的建立　　4.6　知識超網(wǎng)絡(luò)模型　　參考文獻　第5章　超圖在主題地圖中的應(yīng)用　　5.1　引言　　5.2　主題地圖的基本概念　　5.3　基于超圖的主題地圖的模型　　參考文獻　第6章　超圖在聚類中的應(yīng)用　　6.1　引言　　6.2　基于聚類的超圖　　6.3　實驗結(jié)果　　6.4　蛋白質(zhì)密碼數(shù)據(jù)　　6.5　網(wǎng)文件數(shù)據(jù)　　參考文獻　第7章　蜂窩式移動通信系統(tǒng)的超圖模型　　7.1　引言　　7.2　超圖最大獨立集的產(chǎn)生　　7.3　超圖及圖模型的蜂窩式系統(tǒng)性能比較　　7.4　容量近似　　7.5　結(jié)論　　參考文獻　　附錄　第8章　超圖在化學(xué)中的應(yīng)用　　8.1　引言　　8.2　分子超圖　　8.3　分子超圖的識別　　8.4　分子超圖的結(jié)構(gòu)分析　　8.5　圖和超圖的不變量　　8.6　結(jié)論　　參考文獻　　附錄第三部分　超網(wǎng)絡(luò)流的應(yīng)用　第9章　電子商務(wù)供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型　　9.1　引言　　9.2　電子商務(wù)供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型　　9.3　供應(yīng)鏈優(yōu)化條件的特性　　9.4　算法　　9.5　變分不等式的解　　9.6　數(shù)據(jù)實例　　參考文獻　第10章　退貨供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型　　10.1　引言　　10.2　退貨供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型的建立　　10.3　供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型的共贏平衡狀態(tài)及其求解算法　　10.4　仿真舉例　　參考文獻　第11章　閉環(huán)供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型　　11.1　引言　　11.2　閉環(huán)供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)模型中各層決策者的行為及目標(biāo)分析　　11.3　基于變分不等式的閉環(huán)供應(yīng)鏈超網(wǎng)絡(luò)的平衡條件　　11.4　實例分析　　參考文獻　　附錄　第12章　金融超網(wǎng)絡(luò)模型　　12.1　引言　　12.2　帶中間商和變權(quán)的金融超網(wǎng)絡(luò)模型　　12.3　特性　　12.4　算法　　12.5　數(shù)值例子　　參考文獻　第13章　網(wǎng)絡(luò)廣告資源分配超網(wǎng)絡(luò)模型　　13.1　引言　　13.2　網(wǎng)絡(luò)廣告超網(wǎng)絡(luò)模型　　13.3　網(wǎng)絡(luò)廣告超網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型及求解算法　　13.4　實例分析　　參考文獻　第14章　交通超網(wǎng)絡(luò)模型　　14.1　引言　　14.2　有環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的交通網(wǎng)絡(luò)平衡模型　　14.3　定性性質(zhì)　　14.4　有政策指示的雙標(biāo)準(zhǔn)模型　　14.5　算法　　14.6　多種例子　　參考文獻　第15章　遠(yuǎn)程移動辦公與通勤上班辦公決策的空間-時間超網(wǎng)絡(luò)模型　　15.1　引言　　15.2　模型　　15.3　定性分析　　15.4　算法　　15.5　數(shù)據(jù)實例　　參考文獻　第16章　知識協(xié)作超網(wǎng)絡(luò)模型　　16.1　引言　　16.2　知識協(xié)作網(wǎng)絡(luò)模型　　16.3　定性屬性　　16.4　計算程序和數(shù)值實例　　參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第3章　超網(wǎng)絡(luò)流的建模的優(yōu)化的基本理論3.1　引言在超網(wǎng)絡(luò)的各種屬性中，網(wǎng)絡(luò)流是其中最重要的屬性之一。自然界中網(wǎng)絡(luò)的存在和人工網(wǎng)絡(luò)的組建，大多是為了保證物質(zhì)、能量、信息的流通。在超網(wǎng)絡(luò)中，各類網(wǎng)絡(luò)流又是有著相互作用的。在可以使用圖論描述的一般網(wǎng)絡(luò)中，人們已經(jīng)研究過一些網(wǎng)絡(luò)流的問題。例如，最大流問題研究了網(wǎng)絡(luò)中由于網(wǎng)絡(luò)邊的流量限制，從一個初始點到某一目的點的最大可能流量問題；最小費用流問題研究了由于網(wǎng)絡(luò)邊的流量和費用影響，從一個初始點到某一目的點的最小費用的流量配置問題。另外，像最短路徑問題也是和網(wǎng)絡(luò)流有關(guān)的。在超網(wǎng)絡(luò)中，由于多級、多層次、多種網(wǎng)絡(luò)流或者多準(zhǔn)則等問題，以及物理網(wǎng)絡(luò)（如交通、能源網(wǎng)絡(luò)）和抽象網(wǎng)絡(luò)（如金融網(wǎng)絡(luò)、知識網(wǎng)絡(luò)、社會網(wǎng)絡(luò)）交織在一起，使得網(wǎng)絡(luò)流的研究更加復(fù)雜。但是各類網(wǎng)絡(luò)還是有一些共性和相似性，使得人們能夠從統(tǒng)一的觀點來對網(wǎng)絡(luò)加以研究。這些相似性表現(xiàn)在下面幾個方面：（1）結(jié)構(gòu)方面的相似。各類網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點和邊的屬性雖然不同，例如，運輸網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點是車站、機場，連接邊是道路、航線；通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點是網(wǎng)站、衛(wèi)星，連接邊是有線或無線訊道；知識網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點是文檔、主題，連接邊是知識間的關(guān)聯(lián)，但是網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浯_實相似。特別是像交通、能源、供水、電信等網(wǎng)絡(luò)都屬于基礎(chǔ)設(shè)施，都是為居民服務(wù)的，所以很多節(jié)點是設(shè)在一處或附近，而網(wǎng)絡(luò)邊的路徑也很相似，有時候網(wǎng)絡(luò)就是同構(gòu)或者同態(tài)的。（2）網(wǎng)絡(luò)流特點的相似。盡管各類超網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)流物理屬性各不相同，但卻具有一些共性。例如，都是按照需求產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流的，其產(chǎn)生或流動帶有隨機性，也就是說，需求帶有起伏波動。例如，電訊線路中的信息量決定于分散在各處的用戶需求，電力網(wǎng)絡(luò)也是如此。其次，就是一些物理性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)流在網(wǎng)絡(luò)中是有容量限制的，而且，流量在節(jié)點上是要達成平衡的。還有，就是網(wǎng)絡(luò)都需要保證安全工作，避免故障。（3）系統(tǒng)運行方面的相似。由于這類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)多半是公用基礎(chǔ)設(shè)施，所以在投資、規(guī)劃、設(shè)計、維護、運行等方面的特點都很相似。

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《超網(wǎng)絡(luò)理論及其應(yīng)用》可作為高等院校理工科高年級學(xué)生和研究生的教學(xué)參考書，也可供圖論、系統(tǒng)工程、管理等專業(yè)的研究人員和工程技術(shù)人員參考。

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