Blockmodels are a foundational tool for modeling community structure in networks, with the stochastic blockmodel (SBM), degree-corrected blockmodel (DCBM), and popularity-adjusted blockmodel (PABM) forming a natural hierarchy of increasing generality. While community detection under these models has been extensively studied, much less attention has been paid to the model selection problem, i.e., determining which model best fits a given network. Building on recent theoretical insights about the spectral geometry of these models, we propose a unified framework for simultaneous community detection and model selection across the full blockmodel hierarchy. A key innovation is the use of loss functions that serve a dual role: they act as objective functions for community detection and as test statistics for hypothesis testing. We develop a greedy algorithm to minimize these loss functions and establish theoretical guarantees for exact label recovery and model selection consistency under each model. Extensive simulation studies demonstrate that our method achieves high accuracy in both tasks, outperforming or matching state-of-the-art alternatives. Applications to five real-world networks further illustrate the interpretability and practical utility of our approach. R code for implementing the method is available at https://github.com/subhankarbhadra/model-selection.


翻译:块模型是建模网络社区结构的基础工具,其中随机块模型(SBM)、度校正块模型(DCBM)和流行度调整块模型(PABM)构成了一个自然递增的泛化层次结构。尽管这些模型下的社区检测已得到广泛研究,但模型选择问题——即确定哪种模型最适用于给定网络——却鲜受关注。基于近期关于这些模型谱几何特性的理论见解,我们提出了一个跨越完整块模型层次结构的社区检测与模型选择统一框架。其核心创新在于采用具有双重功能的损失函数:既作为社区检测的目标函数,又作为假设检验的检验统计量。我们开发了一种贪婪算法来最小化这些损失函数,并为每种模型下的精确标签恢复和模型选择一致性建立了理论保证。大量仿真研究表明,我们的方法在两项任务中均实现了高精度,其性能优于或匹配当前最先进的替代方案。对五个现实世界网络的应用进一步证明了我们方法的可解释性与实际效用。该方法的R代码实现可在https://github.com/subhankarbhadra/model-selection获取。

0
下载
关闭预览

相关内容

国家自然科学基金
17+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
17+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员