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网络结构指标与随机图04 / 19

连通分支与巨连通分支

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无向网络中,彼此可达的节点构成一个连通分支(connected component)。真实网络往往包含一个规模远大于其他分支的巨连通分支(giant component)以及许多小碎片。有向网络中要区分强连通分支(任意两点双向可达)与弱连通分支(忽略方向后连通)。在有向网络中,最大强连通分支、能到达它的“入集”和能从它到达的“出集”组成常说的“领结”(bow-tie)结构,代谢网络和万维网都呈现这种组织。

“巨”的严格含义是规模与 NN 成正比:N→∞N\to\infty 时 NG/NN_G/N 趋于一个正数。对一个具体的有限网络,只能说最大分支远大于第二大分支。分支可用 BFS 或并查集在 O(N+M)O(N+M) 时间内求出;强连通分支用 Tarjan 算法同样是线性时间。ER 网络中巨分支何时出现、小分支的大小如何分布,见ER 网络的演化与相变。

从数据库下载的 PPI 网络,常常有一部分蛋白与主体不连通。报告平均路径长度时要写明:是在整个网络上用全局效率计算,还是只在最大连通分支上计算;最大连通分支包含了多少比例的节点。