C14-1 形式化规范:φ-网络拓扑涌现推论
依赖
- T24-1: φ-优化目标涌现定理
- T20-1: collapse-aware基础定理
- A1: 自指完备系统必然熵增
定义域
网络空间
- : 图结构,为节点集,为边集
- : n位Zeckendorf编码空间
- : Zeckendorf约束下的网络空间
度量空间
- : 节点的度数
- : 度分布概率密度
- : 节点的聚类系数
- : 平均路径长度
- : 节点到的最短路径距离
常数
- : 黄金比例
- : Fibonacci序列,
- : φ的二进制对数
形式系统
节点编码
定义C14-1.1: 网络节点的Zeckendorf表示
其中是Fibonacci索引集合,无连续元素。
连接概率
定义C14-1.2: 节点间连接概率
其中是Hamming距离。
主要陈述
推论C14-1.1:度分布φ-幂律
陈述: 网络节点度分布遵循
其中是归一化常数。
验证条件:
推论C14-1.2:聚类系数φ-调制
陈述: 距离网络中心的节点聚类系数
递归关系:
推论C14-1.3:小世界性质
陈述: 平均路径长度
精确形式:
其中是网络依赖常数。
推论C14-1.4:连接概率Fibonacci递归
陈述: 节点的连接概率
性质:
- (归一化)
- (局部性)
- (对称性)
推论C14-1.5:网络熵上界
陈述: 网络结构熵
证明要素:
算法规范
Algorithm: PhiNetworkGenerator
输入:
- : 节点数
输出:
- 邻接矩阵
- 度分布
- 聚类系数
- 平均路径长度
不变量:
- for constant
核心函数
function generate_phi_network(N):
# 初始化节点Zeckendorf编码
for i in 1..N:
v[i] = zeckendorf_encode(i)
# 生成边
for i in 1..N:
for j in i+1..N:
distance = fibonacci_distance(v[i], v[j])
p = 1 / phi^distance
if random() < p:
add_edge(i, j)
return adjacency_matrix
验证条件
V1: 度分布验证
V2: 聚类系数衰减
V3: 小世界验证
V4: Fibonacci连接概率
V5: 熵界验证
复杂度分析
时间复杂度
- 节点编码:
- 边生成:
- 度分布计算:
- 聚类系数: ,为平均度
- 最短路径: (Floyd-Warshall)
空间复杂度
- 邻接矩阵:
- Zeckendorf编码:
- 距离矩阵:
通信复杂度(分布式)
数值稳定性
概率计算精度
连接概率的数值稳定性:
避免下溢的对数形式:
度分布拟合
使用最大似然估计:
理论值:
实现要求
数据结构
- 稀疏邻接矩阵(CSR格式)
- Fibonacci数缓存表
- Zeckendorf编码哈希表
- 并查集(连通分量)
优化技巧
- 预计算Fibonacci距离矩阵
- 使用位运算加速Zeckendorf操作
- 概率采样优化(rejection sampling)
- 并行边生成
边界条件
- 时的处理
- 孤立节点的避免
- 巨大连通分量的保证
测试规范
单元测试
- Zeckendorf编码正确性
- Fibonacci距离计算
- 连接概率分布
- 度分布幂律拟合
统计测试
- Kolmogorov-Smirnov检验(度分布)
- 聚类系数回归分析
- 路径长度分布检验
- 网络熵估计
缩放测试
- 的表现
- 度分布指数的稳定性
- 小世界性质的保持
- 计算时间的缩放
鲁棒性测试
- 随机节点删除
- 随机边删除
- 目标攻击(高度节点)
- 网络分割韧性
理论保证
涌现性
φ-特征不是设计而是Zeckendorf约束的必然结果
普适性
适用于所有满足无11约束的网络结构
稳定性
网络拓扑对小扰动稳定,保持φ-特征
可扩展性
φ-性质在网络规模变化时保持不变
形式化验证清单:
- 度分布φ-幂律验证
- 聚类系数φ-衰减验证
- 小世界性质验证
- Fibonacci连接概率验证
- 网络熵上界验证
- 数值稳定性测试
- 缩放性能测试
- 鲁棒性分析