A key task in the study of networked systems is to derive local and global properties that impact connectivity, synchronizability, and robustness. Computing shortest paths or geodesics in the network yields measures of node centrality and network connectivity that can contribute to explain such phenomena. We derive an analytic distribution of shortest path lengths, on the giant component in the supercritical regime or on small components in the subcritical regime, of any sparse (possibly directed) graph with conditionally independent edges, in the infinite-size limit. We provide specific results for widely used network families like stochastic block models, dot-product graphs, random geometric graphs, and graphons. The survival function of the shortest path length distribution possesses a simple closed-form lower bound which is asymptotically tight for finite lengths, has a natural interpretation of traversing independent geodesics in the network, and delivers novel insight in the above network families. Notably, the shortest path length distribution allows us to derive, for the network families above, important graph properties like the bond percolation threshold, size of the giant component, average shortest path length, and closeness and betweenness centralities. We also provide a corroborative analysis of a set of 20 empirical networks. This unifying framework demonstrates how geodesic statistics for a rich family of random graphs can be computed cheaply without having access to true or simulated networks, especially when they are sparse but prohibitively large.


翻译:网络系统研究的一项关键任务是产生影响连通性、同步性和稳健性的地方和全球特性。计算网络中最短路径或大地测量方法可以产生节点中心度和网络连通性等测量标准,有助于解释此类现象。我们得出一个分析性分布:最短路径长度、超临界系统巨件、超临界系统巨件或次临界系统中小部件、任何有有条件独立边缘的(可能定向的)微小图、无限大小的微小(可能定向)图形。我们为广泛使用的网络家庭提供具体结果,例如随机区块模型、圆形产品图、随机偏差图形和图形。最短路径长度分布系统的生存功能具有简单的封闭式更低的界限,在最短长度的长度上,对网络中独立地段的曲折(可能定向)图的自然解释,并给上述网络家庭带来新的洞察力。值得注意的是,最短路径分布让我们能够从上面的网络家庭得出重要的图形属性,如没有透度临界临界值的链接值、粗度网络的大小、直径直径图网络的粗略度、直径直径直径、直径直径直径直图分析,以及最短的直径直径直径直径直径直图框架如何显示的网络的直径直径直径直图框架。为20的足的深度的网络的深度,可以显示的直图式直达的直达的系统、直达的直径直径直径直径直图框架。

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