拉普拉斯矩阵(Laplacian matrix) 也叫做导纳矩阵、基尔霍夫矩阵或离散拉普拉斯算子,主要应用在图论中,作为一个图的矩阵表示。
给定一个有n个顶点的图G,它的拉普拉斯矩阵
定义为: L=D-A
其中D为图的度矩阵,A为图的邻接矩阵。度矩阵在有向图中,只需要考虑出度或者入度中的一个。
例如:下面一张图的拉普拉斯矩阵表示为:
相应的矩阵表示为:
1) 拉普拉斯矩阵是半正定矩阵,对称矩阵;
2) 特征值中0出现的次数就是图连通区域的个数;
3) 最小特征值是0,因为拉普拉斯矩阵每一行的和均为0;
4) 最小非零特征值是图的代数连通度。
正则化的拉普拉斯矩阵
显然,拉普拉斯矩阵都是对称的。此外,另外一种更为常用的拉普拉斯矩阵形式是正则化的拉普拉斯矩阵(Symmetric normalized Laplacian),定义为:
该矩阵中的元素由下面的式子给出:
常见的拉普拉斯矩阵有三种:
介绍: 拉普拉斯矩阵(Laplacian matrix) 也叫做导纳矩阵、基尔霍夫矩阵或离散拉普拉斯算子,主要应用在图论中,作为一个图的矩阵表示。 给定一个有n个顶点的图G,它的拉普拉斯矩阵 定义为: L=D-A 其中D为图的度矩阵,A为图的邻接矩阵。度矩阵在有向图中,只需要考虑出度或者入度中的一个。 ...
此函数返回任何图 (DAG) 的有向
拉普拉斯
矩阵
。 这是下面提到的论文的直接实现。 Graph Laplacian 使用以下公式计算L = I - (Phi^{1/2} * P * Phi^{-1/2} + Phi^{-1/2} * P^T * Phi^{1/2} ) / 2 在哪里, I :单位
矩阵
, Phi :对角线上 P 的 Perron 向量和其他地方为零的
矩阵
,以及P : 图的转移
矩阵
。 这个值取决于步行图探索的类型。 !! 当前实现仅包括“PageRank”步行类型。 !! 未来实施计划:“随机游走” 参考论文: Chung, F. (2005)。 有向图的
拉普拉斯
算子和 Cheeger 不等式。 组合年鉴,9(1),1-19。
拉普拉斯
矩阵
正则化:
L 左乘度
矩阵
的-1/2 次,再右乘度
矩阵
的-1/2 次,展开得到单位
矩阵
I 减去 A左乘度
矩阵
的-1/2 次,再右乘度
矩阵
的-1/2 次
本质的意义就是,把邻接
矩阵
的对角线用1代替,其他表示边的1,用该边所连接的两个顶点的度数乘积的-1/2 次
在当前的复杂网络聚类算法中,基于
拉普拉斯
算子的谱聚类算法具有严格的数学基础和较高的精度。 但是,由于它们依赖于先验知识(例如集群数),因此其应用受到限制。 对于大多数应用场景,很难获得预先群集。 为了解决这个问题,我们提出了一种新颖的聚类算法-基于
拉普拉斯
矩阵
的聚类算法(JLMC)的乔丹形式。 在JLMC中,我们提出了一个模型,该模型基于复杂网络中相应
拉普拉斯
矩阵
的Jordan形式来计算簇的数量(n)。 JLMC通过使用我们建议的模块化密度函数(P函数)将网络分为n个集群。 我们对真实和综合数据进行了广泛的实验, 结果表明,JLMC可以准确地获取复杂网络中的簇数,并且在聚类精度和时间复杂度方面均优于Fast-Newman算法和Girvan-Newman算法。
其中: D是图G的度
矩阵
,A为图G的邻接
矩阵
。
2. laplacian matrix的几种常见的表示形式
其中deg(vi)表示顶点vi的度,L为普通laplacian matrix。
(1)对称规范化
拉普拉斯
矩阵
(Symmetric normalized Laplacian
分析可得, LsymL^{sym}Lsym中的元素由下面公式给出:
1.2 深度学习与图
大部分传统深度学习模型,如卷积神经网络,循环神经网络等,处理的数据都限定在欧几里得空间,如二维的网格数据——图像和一维的序列数据——文本,因为它们的模型设计正得益于欧几里得空间中这些数据的一些性质:例如,平移不变性和局部可连通性。
图数据不像图像和文本一样具有规则的欧几里得空间结
11月1日上午,机器学习班第7次课,邹博讲聚类(PPT),其中的谱聚类引起了自己的兴趣,他从最基本的概念:单位向量、两个向量的正交、方阵的特征值和特征向量,讲到相似度图、
拉普拉斯
矩阵
,最后讲谱聚类的目标函数和其算法流程。
课后自己又琢磨了番谱聚
摘自https://blog.csdn.net/beiyangdashu/article/details/49300479
和https://en.wikipedia.org/wiki/Laplacian_matrix
给定一个由n个顶点的简单图G,它的
拉普拉斯
矩阵
定义为:
L = D - A,其中,D是该图G度的
矩阵
,A为图G的邻接
矩阵
。
因为G是一个简单图,A只包含0,1...
解释:可以看到,上面的图是无向图,所以其对应的邻接
矩阵
是对称
矩阵
,表示如果顶点1和顶点3有边,那么3到顶点1也有边,但是注意对于有向图就未必,因为可能顶点1指向顶点3,顶点3却没有指向顶点1,这个时候顶点3到顶点1是没有边的。
解释:度
矩阵
应该很好理解,即一共有多少条边与该顶点有关,然后把这个数写在方阵的对角线上。
可以看到,
拉普拉斯
矩阵
还是对称
矩阵
。
上面是连通图的例子,我们举一个不是连通图的例子。
邻接
矩阵
为:
度
矩阵
为:
由此可得
拉普拉斯
矩阵
为:
注:我画方框是因为每
qq_33641175:
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福来大人:
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junzhou134: