In this work we introduce a concept of complexity for undirected graphs in terms of the spectral analysis of the Laplacian operator defined by the incidence matrix of the graph. Precisely, we compute the norm of the vector of eigenvalues of both the graph and its complement and take their product. Doing so, we obtain a quantity that satisfies two basic properties that are the expected for a measure of complexity. First,complexity of fully connected and fully disconnected graphs vanish. Second, complexity of complementary graphs coincide. This notion of complexity allows us to distinguish different kinds of graphs by placing them in a "croissant-shaped" region of the plane link density - complexity, highlighting some features like connectivity,concentration, uniformity or regularity and existence of clique-like clusters. Indeed, considering graphs with a fixed number of nodes, by plotting the link density versus the complexity we find that graphs generated by different methods take place at different regions of the plane. We consider some generated graphs, in particular the Erd\"os-R\'enyi, the Watts-Strogatz and the Barab\'asi-Albert models. Also, we place some particular, let us say deterministic, to wit, lattices, stars, hyper-concentrated and cliques-containing graphs. It is worthy noticing that these deterministic classical models of graphs depict the boundary of the croissant-shaped region. Finally, as an application to graphs generated by real measurements, we consider the brain connectivity graphs from two epileptic patients obtained from magnetoencephalography (MEG) recording, both in a baseline period and in ictal periods .In this case, our definition of complexity could be used as a tool for discerning between states, by the analysis of differences at distinct frequencies of the MEG recording.


翻译:在这项工作中,我们引入了非方向图形的复杂性概念,即由图表的发件人矩阵定义的 Laplacian 操作员的光谱分析。 确切地说, 我们计算了图形及其补充品的向量标准, 并获取了它们的产品。 这样做, 我们得到了一个数量, 满足了一种复杂度所预期的两个基本特性。 首先, 完全连接和完全断开的图形的复杂性会消失。 第二, 互补图形的复杂性会同时出现。 这个复杂性概念让我们能够区分不同种类的图表, 把它们放在平面直径链接密度的“ croissant- mas” 区域。 复杂性能让我们区分不同种类的图表, 把它们放在平面图形的“ croission- mas” 区域中, 突出一些连接、 集中、 或规律或规律值的矢量的星组的矢量的矢量值的矢量值值值。 事实上, 图表的密度密度密度密度和精度的图表可以在飞机的不同区域中找到一些生成的图表, 。 我们的图表, 的直径直径- 直径- 直径的直径的直径和直径的直径的直系的直系的直系的直系的直系的直系,, 和直系的直系的直系的直系的直系的直系的直系的直系的直系的直系的直系, 。

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