前言

党的二十大报告强调“必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势”。

复杂网络理论将对象和对象间的联系转换为节点和边加以描述，以图论为数学基础，融合概率论、信息论、博弈论、传播学、非线性动力学、图神经网络、随机过程、推荐系统、数据挖掘、统计物理和复杂系统等知识，已广泛运用到社交网络、Internet、WWW、引文网络、生物网络、金融网络、电力和交通网络等的研究中，逐步发展为研究事物相关性的重要手段和方法之一。

主要内容

本书强调抽象概念的实例化，理论和算法的程序化与可视化，以Python为基本编程工具，辅以NumPy、Matplotlib、NetworkX、igraph、PyTorch和PyG等扩展包，力求形象生动地展示网络数据挖掘的相关内容，使读者可以在短时间内上手开展学习和研究工作。

全书从图论开始，然后逐步介绍网络数据挖掘的各方面知识，共12章。

第1章图论基础，包括几个有趣的图论问题、图的定义和基本概念、图的路和连通性、树与生成树、平面图及其欧拉公式、图的表示和存储。第2章网络基本拓扑特性，包括稀疏性和连通性，度、度分布和度相关性，平均路径长度和网络效率，聚类系数和圈系数，网络子结构： kclique、环和模体。第3章节点重要性，包括无向网络节点重要性指标、有向网络节点重要性指标、节点重要性衡量标准。第4章社团探测，包括社团探测基础、凝聚算法、分裂算法、重叠社团探测算法、其他社团探测算法、社团探测检测标准。第5章链路预测，包括链路预测基础、基于网络结构相似性的链路预测、其他链路预测方法。第6章网络生成模型，包括随机网络、小世界网络、无标度网络、配置模型。第7章渗流相变和网络鲁棒性，包括渗流相变基础、规则格子上的点渗流和边渗流、ER网络上的渗流相变、其他渗流相变模型。第8章Ising模型和网络博弈，包括Ising模型的相变和临界现象、Ising模型的蒙特卡洛模拟、博弈论和博弈模型、规则网络上的空间演化博弈模型、复杂网络上的空间演化博弈模型。第9章网络传播，包括常见传染病模型、网络上的传染病模型、免疫。第10章网络上的混沌同步，包括非线性动力学和混沌简介、线性双耦合系统的同步、网络上的连续时间线性耗散耦合。第11章随机游走与node2vec模型，包括随机游走简介、网络上随机游走的稳态分布、网络上随机游走的特征量、node2vec节点嵌入模型。第12章图表示学习，包括图表示学习简介、LINE模型、图卷积神经网络、图注意力网络、GraphSAGE图神经网络、图分类任务。

本书特色

(1) 理论联系实际，由浅入深。

本书由浅入深、逐步地对复杂网络的重要概念及算法进行编程实践、分析探索及可视化，为读者更好地掌握相关知识提供便利和支持。

(2) 突出重点，强化理解。

本书结合作者近年来的教学和科研经验，突出重点、深入分析，同时在内容方面兼顾知识的系统性和完整性。

(3) 风格简洁，使用方便。

本书风格简洁明快，对于非重点的内容不作长篇论述，以便读者在学习过程中明确内容之间的逻辑关系，更好地掌握操作系统的内容。

配套资源

为便于教与学，本书配有源代码、数据集、教学课件、教学大纲、教学进度表、期末试卷及答案、案例素材、软件安装说明。

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案例素材

软件安装说明

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读者对象

本书主要面向广大从事复杂系统与复杂网络、网络科学与工程、社交网络分析、网络数据挖掘或图神经网络的专业人员，从事高等教育的专任教师，高等学校的学生及相关领域的广大科研人员。

在编写本书的过程中，作者参考了诸多相关资料，在此对相关资料的作者表示衷心的感谢。限于个人水平和时间仓促，书中难免存在疏漏之处，欢迎广大读者批评指正。

作者

2025年5月