多路复用网络可以形象地描述复杂系统中个体之间的相互作用关系，模体作为一种高阶结构在网络中频繁出现。与单层模体相比，多重模体具有数量多、种类繁、结构杂的特点。鉴于目前缺少针对多重模体的完整检测算法，提出一种适用于多路复用网络的快速多重模体检测算法（FAMMD）。首先，通过改进ESU（Enumerate SUbgraphs）算法进行多重子图枚举；其次，使用层标记和二进制字符串相结合的方法加速同构检测的过程，并且构造了保持度序列和层间依赖性不变的零模型进行多重子图测试；最后，在两层真实网络上进行了模体检测，多重模体表现出紧密相连的三联模式，且在社交网络中更加同质，在交通网络中则更加互补。实验结果表明，所提方法可以准确、快速地检测出反映网络结构特性和符合实际情况的多重模体。

针对目前元启发式算法在求解组合优化问题中的旅行商问题（TSP）时求解缓慢的问题，受量子理论中波函数的启发提出一种多尺度自适应的量子自由粒子优化算法。首先，在可行域中随机初始化表示城市序列的粒子，作为初始的搜索中心；然后，以每个粒子为中心进行当前尺度下的均匀分布函数的采样，并交换采样位置上的城市编号产生新解；最后，根据新解相较上一次迭代中最优解的优劣进行搜索尺度的自适应调整，并在不同的尺度下进行迭代搜索直到满足算法结束条件。将该算法和混合粒子群优化（HPSO）算法、模拟退火(SA)算法、遗传算法(GA)和蚁群优化算法应用在TSP上进行性能测试，实验结果表明自由粒子模型算法适合求解组合优化问题，在TSP数据集上相比目前较优算法在求解速度上平均提升50%以上 。

k步可达查询用于在给定的有向无环图（DAG）中回答两点之间是否存在长度不超过k的路径。针对现有方法的索引规模大、查询处理效率低的问题，提出一种基于部分点的双向最短路径索引来提升索引的可达信息覆盖率，并提出一组优化规则来减小索引规模；然后提出基于简化图的正反互逆拓扑索引来加速回答不可达查询；最后提出远距离优先的双向遍历策略来提高查询处理的效率。基于21个真实数据集（如引用网络、社交网络等）的实验结果表明，相比已有的高效方法PLL及BFSI-B，所提出的算法具有更小的索引规模和更快的查询响应速度。

将并行计算应用到大数据量简单要素模型多边形拓扑检查中，设计实现了简单要素模型多边形拓扑检查并行算法。算法针对拓扑检查的计算特点，改进了主从式并行策略，在主进程中进一步划分线程以实现任务并行，从而隐藏拓扑错误提取和结果写入时间。采用MPI和PThread实现进程与线程的结合。利用苏南五市土地现状调查地类图斑数据对算法进行测试。经测试，该算法能够对大数据量简单要素模型多边形进行准确、快速的拓扑检查。算法提出的进程与线程结合的任务并行策略相对于传统主从式策略加速比提高约20%。