Netstrukturer

Netstrukturer är sätt att beskriva hur objekt relaterar till varandra inom ett system. I grafteori representeras ofta varje objekt som en nod och varje relation som en kant mellan två noder. Kantens riktning kan vara riktad eller olikt riktad, och den kan vara vägd för att återspegla olika styrkor eller kapaciteter. Olika representationer används beroende på vad man vill analysera, till exempel adjacency-matriser eller adjacency-listor som underlag för beräkningar.

Noder och kanter bildar sammanhang där frågor som vägval, uppkoppling och närhet kan studeras. Viktiga begrepp inkluderar längden på kortaste vägen mellan två noder, nodens grad (antal kopplingar), centralitet (inflytande i nätverket) och klustringskoefficienten som mäter hur mycket närliggande noder är kopplade till varandra. Förenklat kan man tala om hur väl nätverket är sammanbundet och hur lätt information sprids.

Vanliga nätverkstyper är träd, som är sammanhängande och utan cykler; bipartita grafik som modellerar två skilda uppsättningar av noder; och allmänna nätverk som kan innehålla flera kanter mellan samma noder (multigraf) eller kanter som följer planfigur (planära grafer).

Användningsområden omfattar datanätverk och kommunikation, sociala nätverk, transportinfrastruktur, och biologiska nätverk som proteinnätverk eller metabolska vägar. Nätverksanalys används för att kartlägga relationer, optimera flöden, identifiera sårbarheter och upptäcka gemenskaper eller moduler inom nätverket. Metoderna innefattar algoritmer för kortaste vägen, flöden, centralitetsmätningar och gemenskapsdetektion.

Representationen av data som nätverk gör det möjligt att beskriva komplexa system på ett abstrakt sätt och att jämföra olika strukturer. Begränsningar uppkommer ofta genom dataens kvalitet, antalet noder och kanter, samt att modellerna förenklar verkligheten. Netstrukturer är ett centralt ämne inom nätverksvetenskap, matematik och tillämpad databehandling.