【Orca】Orca - Graphlet 和 Orbit 计数算法

Orca(ORbit Counting Algorithm)是一种用于对网络中的小图进行计数的有效算法。它计算网络中每个节点的节点和边缘轨道(4 节点和 5 节点小图)。

orca是一个用于图形网络分析的工具,主要用于计算图中的 graphlets(图形子结构)和 orbits(轨道)。

  1. 主要功能:

    • 计算图中的 graphlets(小型子图模式)
    • 分析节点或边的轨道(orbits)
    • 用于复杂网络的结构分析
  2. 具体用途:

    • 网络特征提取:帮助理解网络的局部结构特征
    • 网络比较:可以用来比较不同网络的结构相似性
    • 节点角色分析:分析网络中节点的局部拓扑结构
  3. 两种分析模式:

    • node:分析节点的轨道特征
    • edge:分析边的轨道特征
  4. Graphlet 大小:

    • 4:分析 4 个节点构成的子图模式
    • 5:分析 5 个节点构成的子图模式

举个例子:

  • 在社交网络分析中,可以用它来发现网络中的特殊结构模式
  • 在生物网络中,可以用来分析蛋白质相互作用网络的结构特征

关于ORCA (Orbit Counting Algorithm) 的重要文献和资源:

  1. 主要论文:

    • 标题:A combinatorial approach to graphlet counting 1
    • 发表于:Bioinformatics 期刊
    • 作者:Tomaz Hocevar 和 Janez Demsar
    • 这篇论文详细介绍了 ORCA 算法的原理和实现
  2. 算法特点:

    • 比传统方法快一个数量级
    • 专门用于计算图中的 graphlets 和 orbits
    • 支持 4 节点和 5 节点的 graphlet 分析
  3. 扩展研究:

    • 还有一篇后续论文:Combinatorial algorithm for counting small induced graphs and orbits 3
    • 这篇论文进一步扩展了算法的应用范围
  4. 代码实现:

    • 在 Code Ocean 平台上有完整的实现和示例2
    • 包含了详细的使用说明和示例数据
    • 该项目提供了软件,用于轻松复制 PLOS ONE (https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171428) 中发布的用于计算小诱导图和轨道的论文组合算法的结果。该界面提供三种类型的实验:
  • 计数 () 计算给定网络中 k 节点(k =4 或 5)小图形的轨道。orbit counts 在 output file 中提供。run.sh "Count" k network``orbits.txt

  • 比较 () 将 Orca 对节点和边缘轨道进行计数的速度与暴力枚举进行比较。用于复制表 2 和表 3。请参阅 中报告的执行时间。run.sh "Compare" k``run.sh "Compare" "4"``run.sh "Compare" "5"``Output

  • 绘图 () 运行实验并绘制一个图来说明多项式时间复杂度,如图 9 所示。run.sh "Plot"``plot.png

bash 复制代码
orca.exe [orbit type] [graphlet size] [input file] [output file] 参数说明: 
1. orbit type: 
    - node: 计算节点轨道 
    - edge: 计算边轨道 
2. graphlet size: 
    - 4: 使用4节点的graphlet 
    - 5: 使用5节点的graphlet 
3. input file: 
    - 输入图文件格式:每行两个数字,表示一条边的两个端点 
    - 节点编号从0开始 
4. output file: 
    -输出文件包含轨道计数结果

示例输入文件格式:

bash 复制代码
0 1  
1 2  
2 3  
3 0

这表示一个四边形图,有四个节点(0-3)和四条边。

orca.exe 需要四个参数:

  1. orbit type: 选择 node 或 edge
  2. graphlet size: 选择 4 或 5
  3. input file: 输入图文件的路径
  4. output file: 输出文件的路径

例如,如果你要分析节点轨道,使用大小为 4 的 graphlet,命令应该是:

bash 复制代码
orca.exe node 4 input_graph.txt output_graphlets.txt

reference: Orca - Graphlet 和轨道计数算法 |代码海洋

Combinatorial algorithm for counting small induced graphs and orbits | PLOS ONE

combinatorial approach to graphlet counting | Bioinformatics | Oxford Academic

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