Um método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsas
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC |
Texto Completo: | https://tede.lncc.br/handle/tede/282 |
Resumo: | A graph is a structure composed of a set of objects (vertices) that may be connected by edges, which establish a relationship between a pair of vertices. A common problem that finds great applicability in several areas is the attempt to find communities in this structure. The community detection problem in graphs aims at finding sets of vertices that have some common relationship. In the literature dedicated to this subject, an optimization algorithm, called Louvain Method (ML), stands out as an effective and fast option for community detection in large scale complex networks. This work proposes an analysis about the graph structure targeting the community detection problem and, as a main result, an effective method for decreasing the processing time experienced by ML. In this context, the Fast Method of Grouping Vertices (MRAV in Portuguese) is proposed to quickly generate an initial solution (i.e., a first community set) that will be used by the ML. MRAV only replaces the first application of the constructive ML algorithm. With this modification, the processing time of ML can be reduced, at the cost of a slight reduction in the quality of the detected communities. The method was experimentally validated using real and artificial networks and it was observed that the proposal is more indicated for networks of low average degree, i.e., sparse networks. For these networks of low average degree, the proposal obtained a reduction in the process time of the ML of 47% with negligible reductions on the quality of the detected community structure. |
id |
LNCC_a23dce10dfb0e0dfedc1d176c11aa657 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:tede-server.lncc.br:tede/282 |
network_acronym_str |
LNCC |
network_name_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC |
repository_id_str |
|
spelling |
Ziviani, ArturEsquef, Paulo Antonio AndradeVieira, Alex BorgesZiviani, ArturGadelha Júnior, Luiz Manoel RochaRocha, Antonio Augusto de AragãoSilva, Ana Paula Couto dahttp://lattes.cnpq.br/6514216871020126Carnivali, Gustavo Simões2023-02-16T18:07:16Z2019-03-13Carnivali, G. S. Um método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsas. 2019. 78 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional) - Laboratório Nacional de Computação Científica, Petrópolis, 2019.https://tede.lncc.br/handle/tede/282A graph is a structure composed of a set of objects (vertices) that may be connected by edges, which establish a relationship between a pair of vertices. A common problem that finds great applicability in several areas is the attempt to find communities in this structure. The community detection problem in graphs aims at finding sets of vertices that have some common relationship. In the literature dedicated to this subject, an optimization algorithm, called Louvain Method (ML), stands out as an effective and fast option for community detection in large scale complex networks. This work proposes an analysis about the graph structure targeting the community detection problem and, as a main result, an effective method for decreasing the processing time experienced by ML. In this context, the Fast Method of Grouping Vertices (MRAV in Portuguese) is proposed to quickly generate an initial solution (i.e., a first community set) that will be used by the ML. MRAV only replaces the first application of the constructive ML algorithm. With this modification, the processing time of ML can be reduced, at the cost of a slight reduction in the quality of the detected communities. The method was experimentally validated using real and artificial networks and it was observed that the proposal is more indicated for networks of low average degree, i.e., sparse networks. For these networks of low average degree, the proposal obtained a reduction in the process time of the ML of 47% with negligible reductions on the quality of the detected community structure.Um grafo é uma estrutura composta por um conjunto de objetos (vértices) que podem estar conectados por arestas indicando a existência de uma relação entre um par de vértices. Um problema comum e de grande aplicabilidade em diversas áreas é a tentativa de encontrar comunidades nessa estrutura. O problema de detecção de comunidades em grafos consiste em encontrar conjuntos de vértices que possuem alguma relação em comum. Na literatura dedicada a esse assunto, um algoritmo de otimização denominado Método de Louvain (ML) se destaca como opção eficaz e rápida para a detecção de comunidades em redes complexas de larga-escala. Este trabalho propõe uma análise sobre a estrutura de grafos visando o problema de detecção de comunidades e, como resultado principal, um método eficaz para diminuir o tempo de processamento alcançado pelo ML. Nesse contexto, é proposto o Método Rápido de Agrupamento de Vértices (MRAV) que de forma rápida gera uma solução inicial (i.e., um primeiro conjunto de comunidades) que será utilizado pelo ML. A proposta substitui apenas a primeira aplicação do algoritmo construtivo do ML pelo MRAV. Com essa modificação, o tempo de processamento do ML é reduzido, porém sem alterar de forma significativa a qualidade das comunidades encontradas. O método foi validado experimentalmente utilizando redes reais e artificias, sendo observado que a proposta é mais indicada para redes de baixo grau médio, ou seja, esparsas. Para as redes complexas de baixo grau médio utilizadas, a proposta obteve uma redução no tempo de processamento do ML de 47% com inexpressíveis reduções de qualidade das comunidades encontradas.Submitted by Parícia Vieira Silva (library@lncc.br) on 2023-02-16T18:03:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Gustavo Carnivali_Dissertacao2019.pdf: 2183317 bytes, checksum: acbc964e25cb4ab725417f2a5608bad5 (MD5)Approved for entry into archive by Parícia Vieira Silva (library@lncc.br) on 2023-02-16T18:05:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Gustavo Carnivali_Dissertacao2019.pdf: 2183317 bytes, checksum: acbc964e25cb4ab725417f2a5608bad5 (MD5)Made available in DSpace on 2023-02-16T18:07:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Gustavo Carnivali_Dissertacao2019.pdf: 2183317 bytes, checksum: acbc964e25cb4ab725417f2a5608bad5 (MD5) Previous issue date: 2019-03-13Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfhttp://tede-server.lncc.br:8080/retrieve/947/Gustavo%20Carnivali_Dissertacao2019.pdf.jpgporLaboratório Nacional de Computação CientíficaPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalLNCCBrasilCoordenação de Pós-Graduação e Aperfeiçoamento (COPGA)http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessCiência de redesTeoria dos grafosMétodo de LouvainClusteringCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::ALGEBRA::LOGICA MATEMATICAUm método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCCinstname:Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)instacron:LNCCLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82165http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/1/license.txtbd3efa91386c1718a7f26a329fdcb468MD51CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/2/license_url4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD52license_textlicense_texttext/html; charset=utf-80http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53license_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/4/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54ORIGINALGustavo Carnivali_Dissertacao2019.pdfGustavo Carnivali_Dissertacao2019.pdfapplication/pdf2183317http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/5/Gustavo+Carnivali_Dissertacao2019.pdfacbc964e25cb4ab725417f2a5608bad5MD55TEXTGustavo Carnivali_Dissertacao2019.pdf.txtGustavo Carnivali_Dissertacao2019.pdf.txttext/plain159300http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/6/Gustavo+Carnivali_Dissertacao2019.pdf.txt46088f303e6dfaa874ddd623c7d39499MD56THUMBNAILGustavo Carnivali_Dissertacao2019.pdf.jpgGustavo Carnivali_Dissertacao2019.pdf.jpgimage/jpeg3412http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/7/Gustavo+Carnivali_Dissertacao2019.pdf.jpgf3996f6acc1564f269c2d2771f0e9c0eMD57tede/2822023-02-17 02:02:14.793oai:tede-server.lncc.br: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://tede.lncc.br/PUBhttps://tede.lncc.br/oai/requestlibrary@lncc.br||library@lncc.bropendoar:2023-02-17T04:02:14Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC - Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)false |
dc.title.por.fl_str_mv |
Um método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsas |
title |
Um método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsas |
spellingShingle |
Um método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsas Carnivali, Gustavo Simões Ciência de redes Teoria dos grafos Método de Louvain Clustering CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::ALGEBRA::LOGICA MATEMATICA |
title_short |
Um método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsas |
title_full |
Um método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsas |
title_fullStr |
Um método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsas |
title_full_unstemmed |
Um método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsas |
title_sort |
Um método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsas |
author |
Carnivali, Gustavo Simões |
author_facet |
Carnivali, Gustavo Simões |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Ziviani, Artur |
dc.contributor.advisor2.fl_str_mv |
Esquef, Paulo Antonio Andrade |
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv |
Vieira, Alex Borges |
dc.contributor.referee1.fl_str_mv |
Ziviani, Artur |
dc.contributor.referee2.fl_str_mv |
Gadelha Júnior, Luiz Manoel Rocha |
dc.contributor.referee3.fl_str_mv |
Rocha, Antonio Augusto de Aragão |
dc.contributor.referee4.fl_str_mv |
Silva, Ana Paula Couto da |
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/6514216871020126 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Carnivali, Gustavo Simões |
contributor_str_mv |
Ziviani, Artur Esquef, Paulo Antonio Andrade Vieira, Alex Borges Ziviani, Artur Gadelha Júnior, Luiz Manoel Rocha Rocha, Antonio Augusto de Aragão Silva, Ana Paula Couto da |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Ciência de redes Teoria dos grafos Método de Louvain Clustering |
topic |
Ciência de redes Teoria dos grafos Método de Louvain Clustering CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::ALGEBRA::LOGICA MATEMATICA |
dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::ALGEBRA::LOGICA MATEMATICA |
description |
A graph is a structure composed of a set of objects (vertices) that may be connected by edges, which establish a relationship between a pair of vertices. A common problem that finds great applicability in several areas is the attempt to find communities in this structure. The community detection problem in graphs aims at finding sets of vertices that have some common relationship. In the literature dedicated to this subject, an optimization algorithm, called Louvain Method (ML), stands out as an effective and fast option for community detection in large scale complex networks. This work proposes an analysis about the graph structure targeting the community detection problem and, as a main result, an effective method for decreasing the processing time experienced by ML. In this context, the Fast Method of Grouping Vertices (MRAV in Portuguese) is proposed to quickly generate an initial solution (i.e., a first community set) that will be used by the ML. MRAV only replaces the first application of the constructive ML algorithm. With this modification, the processing time of ML can be reduced, at the cost of a slight reduction in the quality of the detected communities. The method was experimentally validated using real and artificial networks and it was observed that the proposal is more indicated for networks of low average degree, i.e., sparse networks. For these networks of low average degree, the proposal obtained a reduction in the process time of the ML of 47% with negligible reductions on the quality of the detected community structure. |
publishDate |
2019 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2019-03-13 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2023-02-16T18:07:16Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.citation.fl_str_mv |
Carnivali, G. S. Um método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsas. 2019. 78 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional) - Laboratório Nacional de Computação Científica, Petrópolis, 2019. |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://tede.lncc.br/handle/tede/282 |
identifier_str_mv |
Carnivali, G. S. Um método para acelerar a detecção de comunidades em redes complexas esparsas. 2019. 78 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional) - Laboratório Nacional de Computação Científica, Petrópolis, 2019. |
url |
https://tede.lncc.br/handle/tede/282 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ info:eu-repo/semantics/openAccess |
rights_invalid_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Laboratório Nacional de Computação Científica |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
LNCC |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
Brasil |
dc.publisher.department.fl_str_mv |
Coordenação de Pós-Graduação e Aperfeiçoamento (COPGA) |
publisher.none.fl_str_mv |
Laboratório Nacional de Computação Científica |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC instname:Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC) instacron:LNCC |
instname_str |
Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC) |
instacron_str |
LNCC |
institution |
LNCC |
reponame_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC |
collection |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC |
bitstream.url.fl_str_mv |
http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/1/license.txt http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/2/license_url http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/3/license_text http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/4/license_rdf http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/5/Gustavo+Carnivali_Dissertacao2019.pdf http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/6/Gustavo+Carnivali_Dissertacao2019.pdf.txt http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/282/7/Gustavo+Carnivali_Dissertacao2019.pdf.jpg |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
bd3efa91386c1718a7f26a329fdcb468 4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2f d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e acbc964e25cb4ab725417f2a5608bad5 46088f303e6dfaa874ddd623c7d39499 f3996f6acc1564f269c2d2771f0e9c0e |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC - Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC) |
repository.mail.fl_str_mv |
library@lncc.br||library@lncc.br |
_version_ |
1797683219127074816 |