[套装书]深入理解复杂网络：网络和信号处理视角+工程思维（原书第5版）（2册）

作者
[印度] B.S. 马努基（B.S.Manoj） 阿布舍克·查克拉博蒂（Abhishek Chakraborty） 拉胡尔·格（Rahul Singh）（美）马克N.霍伦斯坦（Mark N. Horenstein）
丛书名
计算机科学丛书
出版社
机械工业出版社
ISBN
9781911051751
简要
简介
内容简介书籍计算机书籍 ---------------------------深入理解复杂网络：网络和信号处理视角--------------------------- 本书试图将网络、信息科学、信号处理和统计物理学的研究团体结合在一起，从工程学角度重点关注通信、网络以及信号处理等方面，为理解复杂网络提供了一种新颖的研究方式。 ---------------------------工程思维（原书第5版）--------------------------- 本书面向所有工程专业背景的读者，以工程思维培养为核心，介绍了产品与项目设计的基本概念与原则及其在工程中的应用，解释产品和项目设计的过程而不是技术细节。主要内容包括工程和设计的概念，项目管理和团队合作技能，工程工具，人机界面，工程师与现实世界，学会表达、写作及演讲。这些能力对工程师的实际工作非常有帮助。本书适合作为高校工程类入门课程的教材，也适合工程师作为提升个人能力的参考读物。
目录



---------------------------深入理解复杂网络：网络和信号处理视角---------------------------


出版者的话
推荐序
译者序
前言
致谢
作者简介
第1章　概述1
1.1　复杂网络1
1.2　复杂网络类型2
1.3　研究复杂网络的好处4
1.3.1　建模和刻画复杂物理世界系统4
1.3.2　设计新的高效物理世界系统5
1.3.3　制定复杂真实世界问题的解决方案5
1.3.4　通过分子网络建模提高生物医学研究水平5
1.3.5　发展网络医学5
1.3.6　摧毁反社会网络6
1.3.7　通过社交网络强化社会科学研究6
1.4　复杂网络研究面临的挑战6
1.5　本书内容概述6
1.6　本书内容组织7
1.6.1　对本书内容的阅读建议8
1.7　面向教师的辅助材料9
1.8　小结9
第2章　图论预备知识10
2.1　引言10
2.2　图11
2.2.1　子图12
2.2.2　补图13
2.3　与图相关的矩阵13
2.3.1　权重矩阵14
2.3.2　邻接矩阵14
2.3.3　关联矩阵15
2.3.4　度矩阵15
2.3.5　拉普拉斯矩阵15
2.4　基本图测度17
2.4.1　平均邻居度17
2.4.2　平均聚类系数17
2.4.3　平均路径长度18
2.4.4　平均边长度19
2.4.5　图的直径与体积20
2.5　图的基本定义与属性20
2.5.1　途径、路径以及回路20
2.5.2　连通性21
2.5.3　无环性22
2.5.4　同构24
2.5.5　平面性24
2.5.6　可着色性25
2.5.7　可遍历性26
2.5.8　网络流27
2.5.9　乘积图28
2.6　图的类型30
2.6.1　正则图30
2.6.2　二分图30
2.6.3　完全图31
2.6.4　树31
2.6.5　线图33
2.6.6　冲突图34
2.7　图的其他重要测度34
2.7.1　Cheeger常数35
2.7.2　团数35
2.8　图寻路算法35
2.8.1　Dijkstra最短路径算法36
2.8.2　所有节点对之间的最短路径算法37
2.9　小结38
练习题38
第3章　复杂网络概述42
3.1　复杂网络的主要类型42
3.1.1　随机网络42
3.1.2　小世界网络43
3.1.3　无标度网络43
3.2　复杂网络测度43
3.2.1　平均邻居度43
3.2.2　平均路径长度44
3.2.3　网络直径44
3.2.4　平均聚类系数44
3.2.5　度分布44
3.2.6　中心性测度44
3.2.7　复杂网络中的度-度相关性48
3.2.8　节点临界性49
3.2.9　网络电阻距离49
3.3　复杂网络中的社区发现50
3.3.1　模块度最大化50
3.3.2　Surprise最大化51
3.3.3　基于冲突图变换的社区发现51
3.4　复杂网络中的熵60
3.4.1　网络熵60
3.4.2　节点度熵60
3.4.3　链路长度变化熵60
3.4.4　链路影响熵60
3.5　随机网络68
3.5.1　随机网络的演进68
3.5.2　Erd鰏-Rényi随机网络模型69
3.5.3　随机网络的属性69
3.6　开放性研究问题71
3.7　小结72
练习题72
第4章　小世界网络75
4.1　引言75
4.2　Milgram小世界实验76
4.3　小世界网络的特征77
4.4　现实世界的小世界网络80
4.5　小世界网络的生成与演进83
4.5.1　重连现有链路83
4.5.2　纯随机添加新的LL83
4.5.3　基于欧氏距离添加新的链路86
4.6　基于容量的确定性新链路添加86
4.6.1　最大流最小割定理87
4.6.2　基于最大流容量策略的链路添加89
4.7　建立确定性的小世界网络90
4.7.1　基于最小APL的链路添加90
4.7.2　基于最小AEL的链路添加93
4.7.3　基于最大BC的链路添加93
4.7.4　基于最大CC的链路添加93
4.8　线性拓扑小世界网络的锚点93
4.8.1　锚点的重要性94
4.8.2　锚点的位置94
4.9　基于启发式方法的确定性链路添加97
4.9.1　最大接近中心性差异97
4.9.2　顺序确定性LL添加102
4.9.3　基于小世界特征的平均流容量增强106
4.10　小世界网络中的路由111
4.10.1　分布式路由算法112
4.10.2　自适应分布式路由算法112
4.10.3　前瞻式路由算法115
4.11　小世界网络的容量116
4.11.1　以重连现有NL方式生成的小世界网络的容量117
4.11.2　以LL添加方式生成的小世界网络的容量117
4.12　开放性研究问题118
4.13　小结118
练习题119
第5章　无标度网络122
5.1　引言122
5.1.1　无标度的含义是什么123
5.2　无标度网络的特征123
5.3　现实世界的无标度网络126
5.3.1　作者引用网络126
5.3.2　因特网中的自治系统126
5.3.3　空中交通网络127
5.3.4　识别无标度网络127
5.4　无标度网络的形成133
5.4.1　通过偏好连接创建无标度网络134
5.4.2　通过适应度建模创建无标度网络134
5.4.3　通过可变内在适应度创建无标度网络134
5.4.4　通过优化创建无标度网络134
5.4.5　通过指数1创建无标度网络134
5.4.6　通过贪心全局决策创建无标度网络135
5.5　基于偏好连接的无标度网络创建135
5.5.1　Barabási-Albert网络模型135
5.5.2　观察和讨论136
5.6　基于适应度建模的无标度网络创建136
5.6.1　基于适应度的网络模型137
5.6.2　观察和讨论137
5.7　基于可变内在适应度的无标度网络创建138
5.7.1　基于可变内在适应度的网络模型138
5.7.2　观察和讨论138
5.8　基于优化的无标度网络创建139
5.8.1　观察和讨论139
5.9　基于指数1的无标度网络创建140
5.9.1　通过重连创建无标度网络140
5.9.2　观察和讨论142
5.10　基于贪心全局决策的无标度网络创建142
5.10.1　贪心全局LL添加142
5.10.2　基于贪心全局决策的无标度网络中的一些观察144
5.11　确定性的无标度网络创建145
5.11.1　确定性无标度网络模型145
5.11.2　对确定性无标度网络创建的一些观察146
5.12　开放性研究问题147
5.13　小结148
练习题148
第6章　小世界无线mesh网络150
6.1　引言150
6.1.1　小世界特征152
6.1.2　小世界无线mesh网络152
6.2　小世界无线mesh网络的分类152
6.3　随机LL的创建153
6.3.1　通过重连普通链路创建随机LL153
6.3.2　通过添加新的链路创建随机LL154
6.4　基于纯随机链路添加的小世界155
6.5　基于欧氏距离的小世界155
6.6　基于天线度量的小世界网络的实现156
6.6.1　基于传输功率的LL添加156
6.6.2　基于随机波束形成的LL添加156
6.6.3　基于传输功率和波束形成的LL添加157
6.7　创建小世界无线mesh网络的算法机制158
6.7.1　基于接触的LL添加158
6.7.2　基于遗传算法的LL添加158
6.7.3　基于小世界协同路由的LL添加159
6.8　以网关路由器为中心的小世界网络形成159
6.8.1　基于单网关路由器的LL添加160
6.8.2　基于多网关路由器的LL添加164
6.9　创建确定性的小世界无线mesh网络167
6.9.1　基于穷举搜索的确定性LL添加167
6.9.2　基于启发式方法的确定性LL添加168
6.10　创建非持久小世界无线mesh网络168
6.10.1　基于数据骡子的LL创建168
6.10.2　负载感知的LL创建169
6.11　小世界无线mesh网络中的非持久路由171
6.11.1　负载感知的非持久小世界路由172
6.11.2　LNPR算法的性能评估173
6.12　现有解决方案的定性比较175
6.13　开放性研究问题177
6.14　小结178
练习题178
第7章　小世界无线传感器网络180
7.1　引言180
7.2　小世界无线mesh网络和小世界无线传感器网络181
7.3　为何选择小世界无线传感器网络182
7.4　将WSN转换为SWWSN面临的挑战185
7.5　SWWSN的远程链路类型186
7.6　将WSN转换为SWWSN的方法187
7.6.1　现有方法的分类187
7.6.2　性能评估测度188
7.6.3　将正则拓扑WSN转换为SWWSN189
7.6.4　随机模型异构SWWSN192
7.6.5　基于Newman-Watts模型的SWWSN193
7.6.6　基于Kleinberg模型的SWWSN193
7.6.7　基于有向随机模型的SWWSN194
7.6.8　基于可变速率自适应调制的SWWSN196
7.6.9　基于度的LL添加创建SWWSN198
7.6.10　基于禁止距离的LL添加创建SWWSN199
7.6.11　同构SWWSN200
7.7　基于有线LL的SWWSN201
7.8　开放性研究问题202
7.9　小结204
练习题204
第8章　复杂网络的谱207
8.1　引言207
8.2　图的谱208
8.3　图的邻接矩阵谱209
8.3.1　特征值的边界209
8.3.2　特殊图的邻接矩阵谱210
8.4　复杂网络的邻接矩阵谱212
8.4.1　随机网络213
8.4.2　随机正则网络213
8.4.3　小世界网络214
8.4.4　无标度网络214
8.5　图的拉普拉斯谱216
8.5.1　拉普拉斯算子特征值的界217
8.5.2　归一化拉普拉斯算子特征值的界217
8.5.3　矩阵树定理218
8.5.4　拉普拉斯谱和图的连通性218
8.5.5　谱图聚类220
8.5.6　特殊图的拉普拉斯谱220
8.6　复杂网络的拉普拉斯谱222
8.6.1　随机网络222
8.6.2　随机正则网络223
8.6.3　小世界网络223
8.6.4　无标度网络224
8.7　使用谱密度进行网络分类225
8.8　开放性研究问题225
8.9　小结226
练习题226
第9章　复杂网络上的信号处理229
9.1　图信号处理简介229
9.1.1　图信号的数学表示231
9.2　经典信号处理和图信号处理的比较231
9.2.1　图傅里叶变换与经典离散傅里叶变换的关系232
9.3　图拉普拉斯算子233
9.3.1　图拉普拉斯算子的性质233
9.3.2　图谱234
9.4　量化图信号的变化234
9.5　图傅里叶变换235
9.5.1　频率和频率排序的概念237
9.5.2　带宽受限的图信号240
9.5.3　顶点索引的影响240
9.6　图信号的广义算子242
9.6.1　滤波242
9.6.2　卷积244
9.6.3　平移245
9.6.4　调制246
9.7　应用246
9.7.1　节点中心性的谱分析246
9.7.2　图傅里叶变换中心性252
9.7.3　传感器网络中的故障检测255
9.8　窗口图傅里叶变换255
9.8.1　窗口图傅里叶变换的示例257
9.9　开放性研究问题258
9.10　小结259
练习题259
第10章　图信号处理方法263
10.1　引言263
10.2　基于拉普拉斯矩阵的图信号处理263
10.3　DSPG框架264
10.3.1　线性图滤波器和移位不变性264
10.4　基于权重矩阵的DSPG框架265
10.4.1　移位算子265
10.4.2　线性移位不变图滤波器266
10.4.3　总方差267
10.4.4　图傅里叶变换268
10.4.5　线性移位不变图滤波器的频率响应270
10.5　基于有向拉普拉斯算子的DSPG框架271
10.5.1　有向拉普拉斯算子271
10.5.2　移位算子272
10.5.3　线性移位不变图滤波器272
10.5.4　总方差273
10.5.5　基于有向拉普拉斯算子的图傅里叶变换274
10.5.6　线性移位不变图滤波器的频率响应278
10.6　图信号处理方法的比较278
10.7　开放性研究问题279
10.8　小结279
练习题280
第11章　复杂网络的多尺度分析285
11.1　引言285
11.2　复杂网络数据的多尺度变换286
11.2.1　顶点域设计286
11.2.2　谱域设计286
11.3　Crovella-Kolaczyk小波变换287
11.3.1　CK小波287
11.3.2　小波变换287
11.3.3　小波的性质288
11.3.4　示例288
11.3.5　优点和缺点289
11.4　随机变换289
11.4.1　优点和缺点290
11.5　基于提升的小波290
11.5.1　将图拆分为偶数节点和奇数节点290
11.5.2　基于提升的变换291
11.6　双通道图小波滤波器组291
11.6.1　图中的下采样和上采样292
11.6.2　双通道图小波滤波器组294
11.6.3　图正交镜像滤波器组295
11.6.4　任意图的多维可分小波滤波器组296
11.7　谱图小波变换296
11.7.1　SGWT的矩阵形式297
11.7.2　小波生成核297
11.7.3　SGWT的示例299
11.7.4　优点和缺点300
11.8　基于有向拉普拉斯算子的谱图小波变换300
11.8.1　小波300
11.8.2　小波生成核301
11.8.3　示例302
11.9　扩散小波303
11.9.1　优点和缺点303
11.10　开放性研究问题303
11.11　小结304
练习题304
附录A　向量和矩阵307
附录B　经典信号处理314
附录C　锚点位置分析319
附录D　函数的渐近行为322
附录E　相关学术课程及项目324
附录F　相关期刊和会议327
附录G　相关数据集和可视化工具330
附录H　相关研究组332
符号335
缩略语338
参考文献342
索引355



---------------------------工程思维（原书第5版）---------------------------


译者序
前言
第1章　工程是什么1
1.1　工程有许多领域1
1.1.1　航空工程2
1.1.2　农业工程3
1.1.3　生物医学工程3
1.1.4　化学工程4
1.1.5　土木工程4
1.1.6　计算机工程6
1.1.7　电气工程6
1.1.8　环境工程7
1.1.9　工业工程7
1.1.10　材料工程8
1.1.11　机械工程8
1.1.12　机电工程9
1.1.13　造船工程9
1.1.14　核工程10
1.1.15　石油工程10
1.1.16　系统工程11
1.2　一些工程专业组织11
1.3　成为一个注册专业工程师12
1.4　工程师：项目管理的核心13
1.5　工程：一组技能15
1.5.1　知识15
1.5.2　经验16
1.5.3　直觉16
关键术语18
第2章　设计是什么19
2.1　“设计”一词的使用19
2.2　分析、设计和复制之间的不同20
2.2.1　分析21
2.2.2　设计23
2.2.3　复制23
2.3　优秀的设计与糟糕的设计27
2.4　设计周期29
2.4.1　定义总体目标29
2.4.2　收集信息31
2.4.3　确认和评估可能的设计策略31
2.4.4　设计初试31
2.4.5　模型与分析32
2.4.6　构建原型、记录文档和测试33
2.4.7　修改和再次修改34
2.4.8　彻底测试产品35
2.5　生成想法37
2.5.1　头脑风暴的基本规则38
2.5.2　正式的头脑风暴38
2.5.3　非正式的头脑风暴会议42
2.6　设计实例47
2.6.1　机器人设计大赛47
2.6.2　面罩生产设备54
2.6.3　自动移液器57
2.6.4　帆船自动驾驶仪61
2.6.5　海洋能量采集机64
总结68
关键术语68
问题68
第3章　项目管理与团队合作技能75
3.1　在团队中工作75
3.1.1　建立一个有效的团队76
3.1.2　组织结构图78
3.1.3　职位描述79
3.1.4　团队联系人列表79
3.1.5　团队会议79
3.1.6　与组织中其他团队合作80
3.2　管理任务：保持项目正常进行82
3.2.1　清单83
3.2.2　时间表83
3.2.3　甘特图84
3.2.4　PERT图84
3.3　文档：项目成功的关键88
3.3.1　纸质文档与电子文档88
3.3.2　工程师的日志（笔记本）89
3.3.3　日志格式90
3.3.4　使用你的工程日志90
3.3.5　技术报告91
3.3.6　软件文档与工程日志的作用92
3.3.7　日志的重要性：案例研究1…93
3.3.8　日志的重要性：案例研究2…94
3.4　法律问题：知识产权、专利和商业机密96
3.4.1　专利96
3.4.2　专利术语96
关键术语97
问题97
第4章　工程工具101
4.1　估计101
4.2　数字处理107
4.2.1　国际单位制107
4.2.2　单位一致108
4.2.3　有效数字108
4.2.4　尺寸和公差109
4.3　图的类型111
4.3.1　半对数图111
4.3.2　双对数图113
4.3.3　极坐标图114
4.3.4　三维图形114
4.4　原型设计117
4.5　逆向工程122
4.6　计算机分析123
4.7　规格说明表134
4.8　因特网134
4.9　电子表格在工程设计中的应用…137
4.10　实体模型与计算机辅助制图143
4.10.1　为什么要画工程图144
4.10.2　图纸的类型144
4.11　系统仿真149
4.12　电子电路仿真151
4.13　图形化编程153
4.14　微处理器：另一种形式的计算机154
关键术语155
问题156第5章　人机界面164
5.1　人类如何与机器交互164
5.2　人体工程学165
5.3　认知167
5.4　人机界面：案例研究168
关键术语178
问题178
第6章　工程师与现实世界181
6.1　社会对工程师的看法181
6.2　工程师如何吸取教训183
6.3　失败在工程设计中的影响：案例研究185
6.3.1　案例1：塔科马海峡大桥185
6.3.2　案例2：哈特福德市民中心186
6.3.3　案例3：挑战者号航天飞机186
6.3.4　案例4：堪萨斯市凯悦酒店187
6.3.5　案例5：三里岛189
6.3.6　案例6：美国巡洋舰温森斯号190
6.3.7　案例7：哈勃望远镜191
6.3.8　案例8：哈维兰彗星型客机192
6.3.9　案例9：坍塌的天花板193
6.3.10　案例10：花旗集团中心…194
6.3.11　案例11：福特Pinto196
6.4　在设计中做好失败的准备196
关键术语197
推荐阅读197
问题197
第7章　学会表达、书写及演讲199
7.1　良好沟通技巧的重要性199
7.2　准备会谈、演讲和会议200
7.3　准备正式演讲201
7.4　撰写电子邮件、信件及备忘录205
7.4.1　撰写电子邮件206
7.4.2　正式电子邮件的头206
7.4.3　邮件内容的第一句206
7.4.4　正文207
7.4.5　书写正式的备忘录和信件209
7.5　撰写技术报告、提案和期刊文章212
7.5.1　技术报告212
7.5.2　期刊论文213
7.5.3　提案213
7.6　撰写说明手册213
7.6.1　简介213
7.6.2　安装213
7.6.3　操作214
7.6.4　安全性214
7.6.5　故障排除214
7.6.6　附录214
7.6.7　内容的重复215
7.7　技术文档撰写策略218
7.7.1　对撰写的文档做好规划218
7.7.2　选择合适的地点撰写文档…218
7.7.3　确定读者218
7.7.4　做笔记218
7.7.5　创建主题标题219
7.7.6　短暂休息219
7.7.7　写第一稿219
7.7.8　阅读草稿219
7.7.9　修改草稿219
7.7.10　修改、修改、再修改219
7.7.11　审查最后的草稿220
7.7.12　常见的撰写错误220
关键术语221
问题221
索引224



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