Hybrid metaheuristic approach for community detection in complex networks

dc.contributor.authorTAIBI , Salah Eddine
dc.contributor.authorBOUAMAMA , Salim Supervisor
dc.contributor.authorTOUMI , Lyazid Co- Supervisor
dc.date.accessioned2026-06-18T12:28:21Z
dc.date.issued2025
dc.descriptionL’optimisation est un domaine scientifique dédié à l’identification de solutions optimales parmi un ensemble d’alternatives réalisables. De nombreux problèmes critiques en entreprise, économie et ingénierie peuvent être formulés comme des tâches d’optimisation. Cependant, la plupart de ces problèmes sont classés comme NP-Difficiles, ce qui signifie qu’il est informatiquement impossible de trouver une solution optimale exacte pour des instances à grande échelle. Dans de tels cas, les méthodes stochastiques méta-heuristiques sont préférées car elles fournissent des solutions quasi optimales dans un délai raisonnable. Cela contraste avec les méthodes exactes, qui garantissent l’optimalité mais au prix de temps d’exécution exponentiellement plus longs. Par conséquent, l’hybridation des méthodes d’optimisation a suscité un intérêt de recherche significatif ces dernières années en tant que stratégie pour réduire le temps de calcul tout en améliorant la qualité des solutions, c’est-à-dire à la fois l’efficacité et la précision. Cette thèse aborde un problème d’optimisation NP-Difficile spécifique : la détection de communautés dans les réseaux complexes, où l’objectif est de maximiser la métrique de modularité. Pour relever ce défi, nous proposons deux nouvelles méta-heuristiques hybrides : • L’algorithme Clustering Coefficient Discrete Bat (CC-DBAT) : Cette approche utilise le coefficient de clustering pour générer une population initiale intelligente. Elle est en outre améliorée par son hybridation avec l’heuristique Fast Local Move et une technique de voisins aléatoires pour accroître ses capacités d’exploration. • L’algorithme Fast Local Move Iterated Greedy (FLMIG) : Cette méthode hybride le framework Iterated Greedy (IG) avec l’heuristique Fast Local Move. Une nouvelle procédure de reconstruction est intégrée pour garantir la connectivité des communautés détectées. Les résultats expérimentaux, évalués à l’aide de multiples métriques de performance, démontrent que les algorithmes proposés surpassent les méthodes existantes de l’état de l’art, atteignant des performances supérieures tant en qualité de solution qu’en efficacité computationnelle
dc.description.abstractOptimization is a scientific field dedicated to identifying optimal solutions from a set of feasible alternatives. Numerous critical problems in business, economics, and engineering can be formulated as optimization tasks. However, most such problems are classified as NP-Hard, meaning that finding an exact optimal solution is computationally infeasible for large-scale instances. In such cases, stochastic meta-heuristic methods are preferred as they provide near-optimal solutions within a reasonable timeframe. This stands in contrast to exact methods, which guarantee optimality but at the cost of exponentially longer runtimes. Consequently, the hybridization of optimization methods has garnered significant research interest in recent years as a strategy to reduce computational time while enhancing solution quality, i.e., both effectiveness and accuracy. This thesis addresses a specific NP-Hard optimization problem: community detection in complex networks, where the objective is to maximize the modularity metric. To tackle this challenge, we propose two novel hybrid meta-heuristics: • The Clustering Coefficient Discrete Bat Algorithm (CC-DBAT): This approach utilizes the clustering coefficient to generate an intelligent initial population. It is further enhanced by hybridizing it with the Fast Local Move heuristic and a random neighbors technique to improve its search capability. • The Fast Local Move Iterated Greedy (FLMIG) Algorithm: This method hybridizes the Iterated Greedy (IG) framework with the Fast Local Move heuristic. A novel reconstruction procedure is incorporated to ensure the connectivity of the detected communities. Experimental results, evaluated using multiple performance metrics, demonstrate that the proposed algorithms outperform existing state-of-the-art methods, achieving superior performance in both solution quality and computational efficiency
dc.description.sponsorship
dc.identifier.urihttps://repository.univ-setif.dz/handle/123456789/1087
dc.language.isoen
dc.publisherSetif 1 University - Ferhat ABBAS , Faculty of Sciences
dc.subjectHybrid metaheuristic
dc.subjectSocial network analysis
dc.subjectCommunity discovery
dc.subjectModularity maximization
dc.titleHybrid metaheuristic approach for community detection in complex networks
dc.typeThesis

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