基于Spark实现大数据量的Node2Vec

基于Spark实现大数据量的Node2Vec

Node2Vec 是一种基于图的学习算法，用于生成图中节点的低维度、高质量的向量表示。这种算法基于 word2vec 模型，将自然语言处理中的词嵌入技术应用于图结构的节点，以捕捉节点之间的复杂关系。Node2Vec 特别强调同时保留图中的局部（微观）和全局（宏观）结构信息。Node2Vec生成的节点嵌入可以有效的表示节点的网络邻域结构，其中相似或功能相关的节点在向量空间中彼此靠近，并且也可以当做特征输入到下游的机器学习任务。
之前有写过一篇Python实现Node2Vec的文章，里面详细写了算法原理以及实现代码，单纯的Python不太适合大数据量的计算，当然有钱上GPU的除外图片，对于一般的而言，有分布式集群多CPU去换取计算速度的提升还是很划算的，用SparkGraphX实现Node2Vec也是这种思路。

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一、Node2Vec算法实现流程

• 初始化：初始化一个网络图作为输入，支持无向图或有向图
• 随机游走：Node2Vec的核心，基于随机游走策略，该策略由两个主要参数控制，返回参数p和进出参数q。
  • 返回参数 p：控制随机游走返回上一个节点的概率。如果p较高，则随机游走倾向于探索离起始节点近的区域。
  • 进出参数 q：控制游走是向外探索新节点的概率。如果q较高，则游走倾向于离开当前区域，探索更远的节点。
• 生成随机游走序列：通过调整 p 和 q 的值，Node2Vec 生成多个随机游走序列。每个序列从图中的一个节点开始，根据设定的策略随机选择下一个节点，直到达到设定的长度。
• Skip-Gram:将随机游走生成的节点序列视为句子，节点视为单词，使用 Word2Vec 中的 Skip-Gram 模型来学习节点的向量表示。在这一步中，模型的目标是最大化观察到的节点序列中节点的上下文相似性。
• 训练模型得到节点嵌入：训练模型，最终每个节点都会有一个向量表示，这个向量捕获了节点的网络拓扑信息。这些向量可以用于各种下游任务，如节点分类、链接预测或聚类。

二、Node2Vec模型参数

Node2Vec模型参数

三、Node2Vec数据结构（基于Scala）

Node2Vec数据结构（基于Scala）

四、Node2Vec完整实现代码（基于Scala）

Node2Vec完整实现代码（基于Scala）

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总结