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网络环境下的图布局算法研究

2020-12-08阅读(212)

网络环境下的图布局算法研究

论文摘要

图是一种能够将结构化数据抽象成节点和边的概念工具。目前图在各领域中都得到了广泛的应用,如生物图谱、计算机通讯网络以及社交网络等。基于人脑强大的视觉处理能力,将图进行可视化表达能够加深用户对于数据的理解。而在众多图的表达形式中,节点-链接图最具普适性。根据面向任务类型或使用数据特性的不同,节点-链接图的布局形式也发展出了各种类型的布局算法。然而在网络占据人们生活比重日益增长的今天,这些布局算法都面临着一个共同的问题:如何处理大规模且带有时序性的数据。目前已有相当数量的工作用于解决大规模图布局问题,或动态图布局问题,而这其中却鲜有能够同时应对大规模且带有时序性数据的算法。另外,针对不同领域的图布局任务,在处理大规模数据的同时,还因为其目标的不同而需要相应合适的表现形式。由此,本文的主要贡献在于提出了一个图布局算法以应对大规模且带有时序性的数据。该算法适用于多连通分量、高内聚低耦合类型结构的图,能够适应较大规模的数据,且在数据动态变化时能够在较短时间内完成布局且保持图的大体结构稳定。此外,针对三个不同领域的数据,本文设计采用了不同表现形式的图布局算法,用以应对各自的任务。在形式化验证流图任务中,层次形态的图布局算法被设计用于表现系统的状态转移图以及状态空间的比较过程。在网络态势分析任务中,并置形态的布局算法被设计用于表现并比较不同时间段内数据包流量在不同层次协议上的分布。在探索伪基站分布任务中,桑基图被用于展现伪基站与垃圾短信的分布规律。总体而言,本文主要解决了大规模时序数据的布局问题,以及三个不同领域中对于特定任务的图可视化问题。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 图与可视化
  •   1.2 图布局算法
  •     1.2.1 图布局算法分类
  •     1.2.2 大规模图布局算法
  •   1.3 本文主要内容与贡献
  • 第二章 背景知识
  •   2.1 图与可视化
  •   2.2 图在特定领域中的应用
  •     2.2.1 图与形式化验证流图
  •     2.2.2 图与网络态势分析
  •     2.2.3 图与伪基站行为模式分析
  •   2.3 图布局算法
  •     2.3.1 拓扑图布局算法
  •     2.3.2 特殊形式的图布局算法
  •     2.3.3 动态图布局算法
  •   2.4 传统大规模图布局算法介绍
  •     2.4.1 HDE布局算法
  •     2.4.2 ACE布局算法
  •     2.4.3 FM3 布局算法
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 网络环境下的图布局算法
  •   3.1 图布局算法设计
  •     3.1.1 粗化阶段
  •     3.1.2 布局阶段
  •     3.1.3 动态阶段
  •   3.2 图布局算法比较系统
  •     3.2.1 系统设计概览
  •     3.2.2 综合比较模块
  •     3.2.3 通讯数据探索模块
  •     3.2.4 布局展示模块
  •     3.2.5 案例分析
  •   3.3 实验结果
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 图布局算法应用于形式化验证流图
  •   4.1 工作动机
  •   4.2 DFDVis系统设计分析
  •     4.2.1 系统设计概览
  •     4.2.2 流图自定义视图
  •     4.2.3 状态转移图
  •     4.2.4 状态描述图
  •     4.2.5 比较视图
  •     4.2.6 视觉设计
  •   4.3 案例分析
  •     4.3.1 两个完全不同的系统
  •     4.3.2 两个完全相同的系统
  •     4.3.3 两个相似的系统
  •     4.3.4 死锁检测
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 图布局算法应用于网络态势分析
  •   5.1 工作动机
  •   5.2 Signal Tree Explorer系统设计分析
  •     5.2.1 系统设计概览
  •     5.2.2 带边直方图
  •     5.2.3 投影视图
  •     5.2.4 多树比较视图
  •     5.2.5 单树视图
  •   5.3 案例分析
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 图布局算法应用于伪基站分布
  •   6.1 工作动机
  •   6.2 数据描述及任务提取
  •     6.2.1 垃圾短信数据
  •     6.2.2 任务提取
  •   6.3 PBSVis系统设计分析
  •     6.3.1 系统设计概览
  •     6.3.2 伪基站信息的提取
  •     6.3.3 垃圾短信的分类
  •     6.3.4 可视分析系统
  •     6.3.5 可视化设计及界面
  •     6.3.6 交互探索
  •   6.4 案例分析
  •     6.4.1 伪基站的总体时空规律
  •     6.4.2 垃圾短信在时空上的分布
  •   6.5 本章小结
  • 第七章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张浩城

    导师: 董笑菊

    关键词: 图布局算法,数据可视化,网络数据

    来源: 上海交通大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 数学

    单位: 上海交通大学

    分类号: O157.5

    DOI: 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.001658

    总页数: 91

    文件大小: 5213K

    下载量: 23

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