社会网络仿真软件：NetLogo_（2）.NetLogo基础操作-编程实验室

NetLogo基础操作

在这一节中，我们将详细介绍NetLogo的基础操作，包括如何安装和启动NetLogo，如何创建和编辑模型，以及如何运行和观察仿真结果。这些基础操作是使用NetLogo进行社会网络仿真的前提，掌握这些操作将帮助您更好地理解和使用NetLogo。

安装和启动NetLogo

安装NetLogo

下载NetLogo：
- 访问NetLogo的官方网站：https://ccl.northwestern.edu/netlogo/
- 选择适合您操作系统的版本（Windows、MacOS、Linux）进行下载。
安装NetLogo：
- 对于Windows用户，下载的文件是一个安装程序（.exe文件）。双击安装程序，按照提示完成安装。
- 对于MacOS用户，下载的文件是一个.dmg文件。双击.dmg文件，将NetLogo拖动到Applications文件夹中。
- 对于Linux用户，下载的是一个压缩包（.tar.gz文件）。解压后，进入解压目录，运行./netlogo.sh启动NetLogo。

启动NetLogo

Windows：安装完成后，在开始菜单中找到NetLogo并点击启动。
MacOS：在Applications文件夹中找到NetLogo并双击启动。
Linux：在终端中进入NetLogo的安装目录，运行./netLogo.sh启动NetLogo。

创建和编辑模型

创建新模型

打开NetLogo：
- 启动NetLogo后，您将看到NetLogo的主界面。
新建模型：
- 在NetLogo主界面中，点击“文件”菜单，选择“新建”选项，即可创建一个新的模型。
模型界面：
- 界面区域：在主界面中，您可以看到一个空白的界面区域，这是您放置模型元素（如按钮、滑块、图表等）的地方。
- 代码区域：在主界面下方，您可以看到一个代码区域，这是编写模型代码的地方。

编辑模型

界面编辑：
- 按钮：在界面区域中，点击工具栏上的“按钮”图标，然后在界面区域中拖动鼠标创建按钮。在弹出的对话框中，输入按钮的标签和要执行的代码。
- 滑块：点击工具栏上的“滑块”图标，然后在界面区域中拖动鼠标创建滑块。在弹出的对话框中，设置滑块的最小值、最大值、初始值和步长。
- 图表：点击工具栏上的“图表”图标，然后在界面区域中拖动鼠标创建图表。在弹出的对话框中，设置图表的标题、X轴和Y轴的标签，以及要绘制的数据。

代码编辑：

全局变量：在代码区域中，使用globals关键字定义全局变量。例如：
```
globals [ population-size ; 人口规模 average-degree ; 平均度 ]
```

代理集：使用turtles和patches关键字定义代理集。例如：

turtles-own [ age ; 年龄 connections ; 连接数 ] patches-own [ resource ; 资源 ]

设置过程：使用to setup关键字定义模型的初始化过程。例如：

to setup clear-all create-turtles population-size [ setxy random-xcor random-ycor ; 随机放置乌龟 set age random 100 ; 随机设置年龄 set connections 0 ; 初始化连接数 ] reset-ticks end

仿真过程：使用to go关键字定义模型的仿真过程。例如：

to go ask turtles [ ; 每个乌龟的行动 move-turtles form-connections update-connections ] tick end

示例模型：简单的人口动态模型

模型描述

我们将创建一个简单的模型，模拟一个社会网络中的人口动态。在这个模型中，我们假设每个人（乌龟）在每个时间步中随机移动，并且根据一定的规则形成和断开连接。

模型代码

; 定义全局变量 globals [ population-size ; 人口规模 average-degree ; 平均度 ] ; 定义乌龟的属性 turtles-own [ age ; 年龄 connections ; 连接数 ] ; 定义初始化过程 to setup clear-all set population-size 100 ; 设置人口规模 set average-degree 10 ; 设置平均度 create-turtles population-size [ setxy random-xcor random-ycor ; 随机放置乌龟 set age random 100 ; 随机设置年龄 set connections 0 ; 初始化连接数 ] form-connections ; 形成初始连接 reset-ticks end ; 定义仿真过程 to go ask turtles [ move-turtles ; 每个乌龟随机移动 form-connections ; 形成新的连接 update-connections ; 更新连接数 ] tick end ; 乌龟的移动过程 to move-turtles rt random 360 ; 随机旋转 fd 1 ; 向前移动 end ; 形成连接的过程 to form-connections let potential-friends other turtles in-radius 3 ; 找到附近的乌龟 if any? potential-friends [ let new-friend one-of potential-friends create-link-with new-friend ; 创建连接 set connections connections + 1 ; 增加连接数 ] end ; 更新连接数的过程 to update-connections set connections count my-links ; 重新计算连接数 end

模型界面

按钮：
- 创建一个名为“Setup”的按钮，设置其命令为setup。
- 创建一个名为“Go”的按钮，设置其命令为go。
滑块：
- 创建一个名为“Population Size”的滑块，设置其最小值为10，最大值为200，初始值为100，步长为10。
- 创建一个名为“Average Degree”的滑块，设置其最小值为1，最大值为20，初始值为10，步长为1。
图表：
- 创建一个名为“Connections Over Time”的图表，设置X轴标签为“Ticks”，Y轴标签为“Connections”，并添加一个数据列，设置其命令为mean [connections] of turtles。

运行和观察仿真结果

设置模型参数：
- 在界面区域中，使用滑块调整人口规模和平均度的值。
初始化模型：
- 点击“Setup”按钮，初始化模型。此时，界面区域中将随机生成指定数量的乌龟，并按照平均度形成初始连接。
运行仿真：
- 点击“Go”按钮，开始仿真。乌龟将在每个时间步中随机移动，并根据规则形成和断开连接。
观察结果：
- 观察乌龟的移动和连接变化。
- 观察图表中的连接数变化，了解人口动态的规律。

示例模型：复杂的社会网络模型

模型描述

我们将创建一个更复杂的社会网络模型，模拟一个社区中的人际关系。在这个模型中，每个人（乌龟）根据年龄和兴趣形成连接，并且随着时间的推移，这些连接会动态变化。

模型代码

; 定义全局变量 globals [ population-size ; 人口规模 average-degree ; 平均度 max-age ; 最大年龄 max-interest ; 最大兴趣值 ] ; 定义乌龟的属性 turtles-own [ age ; 年龄 interest ; 兴趣值 connections ; 连接数 friends ; 朋友列表 ] ; 定义初始化过程 to setup clear-all set population-size 100 ; 设置人口规模 set average-degree 10 ; 设置平均度 set max-age 100 ; 设置最大年龄 set max-interest 100 ; 设置最大兴趣值 create-turtles population-size [ setxy random-xcor random-ycor ; 随机放置乌龟 set age random max-age ; 随机设置年龄 set interest random max-interest ; 随机设置兴趣值 set connections 0 ; 初始化连接数 set friends [] ; 初始化朋友列表 ] form-connections ; 形成初始连接 reset-ticks end ; 定义仿真过程 to go ask turtles [ move-turtles ; 每个乌龟随机移动 form-connections ; 形成新的连接 break-connections ; 断开连接 update-connections ; 更新连接数 ] tick end ; 乌龟的移动过程 to move-turtles rt random 360 ; 随机旋转 fd 1 ; 向前移动 end ; 形成连接的过程 to form-connections let potential-friends other turtles in-radius 3 with [ interest > [interest] of myself - 20 and interest < [interest] of myself + 20 ] ; 找到兴趣相似的乌龟 if any? potential-friends [ let new-friend one-of potential-friends if not member? new-friend friends [ create-link-with new-friend ; 创建连接 set friends lput new-friend friends ; 添加到朋友列表 set connections connections + 1 ; 增加连接数 ] ] end ; 断开连接的过程 to break-connections let current-friends friends if length current-friends > 0 [ let friend-to-break one-of current-friends ask friend-to-break [ set friends remove self friends ; 从朋友列表中移除 set connections connections - 1 ; 减少连接数 ] set friends remove friend-to-break friends ; 从自己的朋友列表中移除 set connections connections - 1 ; 减少连接数 ] end ; 更新连接数的过程 to update-connections set connections count my-links ; 重新计算连接数 end

模型界面

按钮：
- 创建一个名为“Setup”的按钮，设置其命令为setup。
- 创建一个名为“Go”的按钮，设置其命令为go。
滑块：
- 创建一个名为“Population Size”的滑块，设置其最小值为10，最大值为200，初始值为100，步长为10。
- 创建一个名为“Average Degree”的滑块，设置其最小值为1，最大值为20，初始值为10，步长为1。
- 创建一个名为“Max Age”的滑块，设置其最小值为50，最大值为150，初始值为100，步长为10。
- 创建一个名为“Max Interest”的滑块，设置其最小值为50，最大值为150，初始值为100，步长为10。
图表：
- 创建一个名为“Connections Over Time”的图表，设置X轴标签为“Ticks”，Y轴标签为“Connections”，并添加一个数据列，设置其命令为mean [connections] of turtles。
- 创建一个名为“Interest Distribution”的图表，设置X轴标签为“Interest”，Y轴标签为“Number of Turtles”，并添加一个数据列，设置其命令为histogram [interest] of turtles。

运行和观察复杂模型

设置模型参数：
- 在界面区域中，使用滑块调整人口规模、平均度、最大年龄和最大兴趣值的值。
初始化模型：
- 点击“Setup”按钮，初始化模型。此时，界面区域中将随机生成指定数量的乌龟，并根据兴趣值形成初始连接。
运行仿真：
- 点击“Go”按钮，开始仿真。乌龟将在每个时间步中随机移动，并根据兴趣值形成和断开连接。
观察结果：
- 观察乌龟的移动和连接变化。
- 观察“Connections Over Time”图表中的连接数变化，了解社交网络的动态规律。
- 观察“Interest Distribution”图表中的兴趣值分布，了解社区中兴趣值的变化趋势。