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大規模ネットワーク解析・可視化プログラム

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大規模ネットワーク解析・可視化プログラム. Pajek.  北陸先端科学技術大学院大学    知識科学研究科林研究室         佐藤 恵介 S0650028 @ Jaist.ac.jp. Pajek の概要の説明 Pajek とは、どのようなプログラムであるかの概要を 説明する。. Pajek 利用の手順の説明 Pajek を利用するに当たっての手順を、それを追って 説明する。. 説明の手順. Pajek. 主に、 Windows 用のフリーソフトウエア http://vlado.fmf.unilj.si/pub/networks/pajek/

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

大規模ネットワーク解析・可視化プログラム

Pajek

 北陸先端科学技術大学院大学

   知識科学研究科林研究室

        佐藤 恵介

S0650028@Jaist.ac.jp

slide2

Pajekの概要の説明

Pajekとは、どのようなプログラムであるかの概要を

説明する。

Pajek利用の手順の説明

Pajekを利用するに当たっての手順を、それを追って

説明する。

説明の手順
pajek
Pajek
  • 主に、Windows用のフリーソフトウエア
  • http://vlado.fmf.unilj.si/pub/networks/pajek/

 でダウンロードし使用することが出来る。

pajek1
Pajek対象のネットワーク
  • 普通ネットワーク(有向、無向、有向無向混合)
  • マルチリレーションネットワーク
  • 2部グラフネットワーク
  • 動的ネットワーク
slide5
2部グラフ
  • 2部グラフのことを、Pajekでは「2-mode」と呼ぶ。
slide6

*.tim

ネットワークA

ネットワークB

ネットワークC

動的ネットワーク
  • 動的ネットワークとは、時間によるトポロジーの変化を表したものである。
  • *.timファイルによって表現される。
pajek2

Step1

*.Netのデータをそろえる

Step2

*.Net形式にする

Step3

Pajekに*.Netを読み込む

Step4

Pajekに処理をさせる

Step5

Userの目的に一致するまで、処理をさせ、目的達成で完了

Pajek使用の手順
slide11

Step1

*.Netのデータをそろえる

本日は一連の流れを追う

Step2

*.Net形式にする

Step3

Pajekに*.Netを読み込む

処理についての詳細はマニュアル参照のこと

Step4

Pajekに処理をさせる

Step5

Userの目的に一致するまで、処理をさせ、目的達成で完了

本日の手順説明の対象
step1

Step1

*.Netのデータをそろえる

Step2

*.Net形式にする

Step3

Pajekに*.Netを読み込む

Step4

Pajekに処理をさせる

Step5

Userの目的に一致するまで、処理をさせ、目的達成で完了

Step1
slide13

計算モデル

(アルゴリズム)

数理モデル

(数式)

仮想ネットワークデータ

実測調査

*.netファイル

Pajek

各種処理

各種ファイル

統計処理

(R・SPSS)

ネットワーク可視化

*.Netファイル
slide14
*.Netファイルのデータ
  • *.Netファイルのデータは、ネットワークトポロジー(グラフ)を表す基本的なデータのみでよい。

  (eg.頂点、出と入のリンクなど)

 つまり、*.netファイルを作成することを意識しなくてもよく、基本的なデータの*.netに従った並べ替えで*.netは作成できる。

注:UCINETを介せば、隣接行列をインポートできる。

step2

Step1

*.Netのデータをそろえる

Step2

*.Net形式にする

Step3

Pajekに*.Netを読み込む

Step4

Pajekに処理をさせる

Step5

Userの目的に一致するまで、処理をさせ、目的達成で完了

Step2
slide16

*Verteces 頂点数

頂点の宣言部分

ラインの宣言部分

*Arcs

   有向線の宣言部分

*Edges

   無向線の宣言部分

*.netファイルの構成(1)
edges arcs
EdgesとArcs
  • ラインには、Edges(無向線)とArcs(有向線)の2種類が存在する。
net 2
*.netファイルの構成(2)頂点宣言部分の構成
  • はじめに、『*Vertices 頂点数』で、頂点の宣言をする。

 注:宣言文は必ず空白で、TABではだめ。

  • 基本的に『頂点番号 “ラベル” 3次元座標』の5列N行(Nは頂点数)の行列である。

  (3次元でなく、2次元座標でもよい)

  • 基本情報の他に、頂点に形・色などの頂点の詳細情報を付与することも出来る。
net 4
*.netファイルの構成(4)ラインの宣言部分
  • 基本的に

『出頂点番号 入頂点番号 ラインの値(重み)』の3列行列である。

  • Arcs(有向線)とEdges(無向線)をそれぞれ別の宣言の箇所で行う。

  宣言方法:*Arcsまたは*Edges

  • ラインの形・色などの詳細な設定を、ライン毎に付けることが出来る。
slide24

ネットワークの

基本的データ

*.net形式にデータを並び替え

*.net

*.netファイルの作成
  • ネットワークの基本的データを、*.netファイルの形式に従い並び替えればよい。
step3

Step1

*.Netのデータをそろえる

Step2

*.Net形式にする

Step3

Pajekに*.Netを読み込む

Step4

Pajekに処理をさせる

Step5

Userの目的に一致するまで、処理をさせ、目的達成で完了

Step3
pajek 4 window
Pajekの4つのWindow(1)
  • Pajekには、主に4つのWindowによって成り立っている。

1、メインスクリーン:ファイルの読み書き・

               コマンド入力

  2、可視化:ネットワークを可視化する

  3、Report:処理情報を表示

  4、Edit:ファイル情報を表示

pajek3
Pajekのメインスクリーン

メインスクリーン・Networksボックスから*.netを読み込む。

step4

Step1

*.Netのデータをそろえる

Step2

*.Net形式にする

Step3

Pajekに*.Netを読み込む

Step4

Pajekに処理をさせる

Step5

Userの目的に一致するまで、処理をさせ、目的達成で完了

Step4
step41

Step4-1

メインスクリーンと各種ファイル

Step4-2

各種ファイルの意味

Step4を細分化して説明する。

Step4-3

Pajekの処理の種類

Step4-4

Pajekの処理の例

Step4の細分化
step4 1

Step4-1

メインスクリーンと各種ファイル

Step4-2

各種ファイルの意味

Step4を細分化して説明する。

Step4-3

Pajekの処理の種類

Step4-4

Pajekの処理の例

Step4-1
slide32
メインスクリーンの構造
  • メインスクリーンには、6つのボックスが存在する。

Networks、Partitions、Vectors、Permutations、Clsters、Hierarchy

 それぞれに、対応するファイルが読み書きされる。

  • メインスクリーン上に、Pajekの処理を行うためのメニューが存在する。
step4 2

Step4-1

メインスクリーンと各種ファイル

Step4-2

各種ファイルの意味

Step4を細分化して説明する。

Step4-3

Pajekの処理の種類

Step4-4

Pajekの処理の例

Step4-2
slide36

*.net

ネットワークデータのファイル

可視化

ネットワークが可視化される。

*.netの意味
slide37

*.clu

*.net

*.netの各頂点にクラス番号を与える。

可視化

クラス番号毎に色分けして可視化される。

*.cluの意味
slide40

*Vertices 327

1

3

3

1

3

1

1

2

3

3

1

3

1

1

2

3

3

上から頂点番号1のクラス番号1、頂点番号2のクラス番号3・・・という構成である。頂点番号はデータから省略されている。

図:clsファイルの構成

*.cluファイルの構造
slide41

*.vec

*.net

*.netの各頂点にVectorの量を与える。

可視化

頂点がVectorの量に従い拡大される

*.vec
slide43

*Vertices 327

0.00000000000000000

0.02436998584237848

0.03633789523360075

0.00000000000000000

0.01225106182161397

0.00000000000000000

0.00000000000000000

0.04215195847097688

0.06586125530910807

0.07703633789523361

0.00000000000000000

0.01225106182161397

0.00000000000000000

0.00000000000000000

上から頂点1のVector量、頂点2のVector量・・・という構成になっている。頂点番号はデータから省略されている。

図:*.vecファイルの構成

*.vecファイルの構造
slide45

*.per

*.netの各頂点の並び替えを行う。

*.net

図:*.perファイルの役割

*.perの意味
permutation

“Tanaka”

3 4

“kikuchi”

4 6

再配置

1→2

2→3

3→1

“yamada”

4 5

“Tanaka”

3 4

2

3

“kikuchi”

4 6

“yamada”

4 5

2

3

座標を反映すると

ラインはまったくいじらないが、頂点のすべての情報を入れ替える(座標情報も)

“kikuchi”

4 6

“Tanaka”

3 4

2

つまり、処理としては頂点の再配置であるが、やっていることはラインの張替えである(Rewire)

“yamada”

4 5

3

Permutation
slide47

*Vertices 327

102

35

308

285

225

15

12

59

188

306

66

85

240

327

上から頂点番号1の再配置頂点、頂点2の再配置頂点である。つまり、1→102、2→35・・・となる。張替え元の頂点番号はデータから省略されている。

図:*.perのファイル構造

*.perのファイル構造
slide48

*.cls

*.net

*.netの各頂点の部分集合

図:*.clsの役割

*.clsの意味
slide49

ネットワーク

抽出

ネットワークの部分集合

*.cls

*.clsの生成
slide50

*Vertices 327

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

このファイルの場合、頂点数(327)は、1~10までの頂点がクラスターを形成しているといえる。もちろん、連続の頂点番号でなくても、クラスターを形成することが出来る。

図:*clsのファイル構造

*.clsファイルの構造
slide51

*.hie

*.net

*.netの階層性データ

図:*.hieファイルの役割

*.hieの意味
step4 3

Step4-1

メインスクリーンと各種ファイル

Step4-2

各種ファイルの意味

Step4を細分化して説明する。

Step4-3

Pajekの処理の種類

Step4-4

Pajekの処理の例

Step4-3
pajek4
Pajekの処理の種類
  • Pajekの処理には、大別して4種類存在する。

 1、各種ファイルを生成する処理

 2、各種ファイルを修正する処理

 3、各種ファイルを可視化する処理

 4、各種ファイルをエクスポートする処理

slide55

下記ファイルのいずれか(または、複数)

各種ファイル

Pajek

*.net

*.hie

*.clu

*.cls

*.per

*.vec

Pajekの処理により、これらのファイルが生成される

処理(その1)
slide56

修正

Pajek

*.net

*.hie

*.clu

*.cls

*.per

*.vec

処理(その2)
slide57

*.vec

*.net

*.clu

*.vec

2つのVectorファイルを可視化することも可能

Pajek

可視化ネットワーク

処理(その3)
slide58

可視化ネットワーク

*.net

*.clu

*.vec

*.per

Pajek

各種画像ファイル

SPSS・Rのシンタックスファイル

Bitmap

SVGなど

処理(その4)
step4 31

Step4-1

メインスクリーンと各種ファイル

Step4-2

各種ファイルの意味

Step4を細分化して説明する。

Step4-3

Pajekの処理の種類

Step4-4

Pajekの処理の例

Step4-3
slide60

各種ファイルの読み書きのメニュー

1.File

*.Netファイルを基にした、

生成と修正のためのメニュー

2.Net

2つの*.Netファイルを基にした、

生成と修正のためのメニュー

3.Nets

各種ファイルを基にした、

生成と修正のためのメニュー

4.Operations

*.cluファイルを基にした、

生成と修正のためのメニュー

5.Pertiton

2つの*.cluファイルを基にした、

生成と修正のためのメニュー

6.Pertitons

各種メニュー
slide61

*.Vecファイルを基にした、

生成と修正のためのメニュー

7.Vector

2つの*.Vecファイルを基にした、

生成と修正のためのメニュー

8.Vectors

*.perファイルを基にした、

生成と修正のためのメニュー

9.Permutation

*.clsファイルを基にした、

生成と修正のためのメニュー

10.Cluster

*.hieファイルを基にした、

生成と修正のためのメニュー

11.Hierarchy

Pajekのファイル読み書きなどに関する

設定を行うためのメニュー

12.Options.

各種ファイル情報をReportに

表示するためのメニュー

13.info

slide62

各種ファイルのエクスポートや

Pajekプログラムの追加・削除をするためのメニュー

14.Tool

各種ファイルの可視化を行うためのメニュー

15.Draw

slide63
デモ(その3)
  • 実際にPajekを動かしてみる。

  目的:1、処理手順の体感

      2、Pajekの効果・特徴の把握

step5 step

Step1

*.Netのデータをそろえる

Step2

*.Net形式にする

Step3

Pajekに*.Netを読み込む

Step4

Pajekに処理をさせる

Step5

Userの目的に一致するまで、処理をさせ、目的達成で完了

Step5(最終Step)
step5
Step5について
  • コマンド詳細は、コマンドレファレンスを参照
  • 複数のコマンドを組み合わせて、目的を達成する。

 (コマンドは数が多いため、説明できない。各々で試してください。)