復雜軟件的網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)影響
復雜軟件的網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)影響【1】
摘 要：復雜軟件結構可以看作是一個(gè)有向網(wǎng)絡(luò )圖，該有向網(wǎng)絡(luò )圖的網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)為軟件系統的某種粒度單元，比如包、類(lèi)、組件等都可以稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)，他們之間的依賴(lài)關(guān)系就構成了整個(gè)軟件網(wǎng)絡(luò )。
本文對軟件網(wǎng)絡(luò )做了簡(jiǎn)要介紹，研究和分析了軟件依賴(lài)關(guān)系及其統計特性，并對網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)在復雜軟件中的影響進(jìn)行了分析，最后提出了軟件網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵結點(diǎn)這一概念。
關(guān)鍵詞：復雜軟件系統;軟件網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn);軟件結構
1 軟件網(wǎng)絡(luò )結構
軟件體系結構的好壞直接影響著(zhù)軟件的質(zhì)量，關(guān)于軟件體系結構的研究一直備受人們的重視。
隨著(zhù)軟件實(shí)現的功能越來(lái)越強大，復雜度越來(lái)越高，軟件結構出現了多層次、不同粒度的方式[1]。
復雜軟件的網(wǎng)絡(luò )結構思想是基于圖論中有向網(wǎng)絡(luò )圖的概念發(fā)展而來(lái)的，應用統計學(xué)的方法對軟件網(wǎng)絡(luò )各個(gè)特性進(jìn)行研究，如幾何性質(zhì)、結構穩定學(xué)等。
網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)對復雜軟件有著(zhù)一定的影響，對結點(diǎn)影響的分析可以促進(jìn)對軟件體系結構的完善。
對于任一軟件系統S，我們用一個(gè)三元組來(lái)表示S的網(wǎng)絡(luò )拓撲機構，軟件系統S的網(wǎng)絡(luò )結構包括頂點(diǎn)集V、邊集E以及邊與頂點(diǎn)的關(guān)系集合f，這三個(gè)元素構成了網(wǎng)絡(luò )拓撲的三元組G=，其中
V(G)=�xvi|vi∈S，i=1，…，n，n≥1�y，E(G)=�xej|ej∈S，j=1，…，m，m≥1�y。
通常把類(lèi)看作是軟件網(wǎng)絡(luò )中的網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)，類(lèi)是主要研究對象，類(lèi)與類(lèi)之間的關(guān)系看成連接結點(diǎn)的有權邊，這樣就得到了軟件結構網(wǎng)絡(luò )拓撲圖[2]，我們用下圖表示軟件靜態(tài)結構與其對應的網(wǎng)絡(luò )拓撲圖，使用類(lèi)作為有向網(wǎng)絡(luò )圖中的網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)，圖中共有4個(gè)網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)。
(a)UML類(lèi)關(guān)系協(xié)作圖 (b)網(wǎng)絡(luò )拓撲圖
圖1 靜態(tài)類(lèi)圖與其網(wǎng)絡(luò )拓撲圖
2 軟件系統中的依賴(lài)關(guān)系
圖1描述的軟件網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)全連通的有向網(wǎng)絡(luò )圖，我們以類(lèi)為單元抽取軟件系統中的網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)A，B，C，如圖2所示，A，B，C之間存在明顯的依賴(lài)關(guān)系，根據圖2可以看出，A與C是連通的，C的缺陷可以通過(guò)方法f()傳遞給B的方法d()，C的缺陷不能傳遞到A，圖2這種表示方式不能夠對結點(diǎn)的依賴(lài)關(guān)系進(jìn)行準確的描述，所以需要找到一個(gè)更合適的描述方法對軟件結構中網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)的依賴(lài)關(guān)系進(jìn)行真實(shí)準確的反映，如果結點(diǎn)B僅僅依賴(lài)C中的方法f()，這種關(guān)系我們使用加權值來(lái)表示，也就是使用加權軟件網(wǎng)絡(luò )來(lái)描述各結點(diǎn)的依賴(lài)關(guān)系[3]。
圖2 軟件依賴(lài)關(guān)系示意圖
3 加權網(wǎng)絡(luò )的統計特性及網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)影響分析
對復雜軟件的加權網(wǎng)絡(luò )模型的研究具有重要意義，本文根據加權網(wǎng)絡(luò )的統計特性，對結點(diǎn)強度和結點(diǎn)強度分布進(jìn)行了分析研究，并進(jìn)一步對結點(diǎn)影響進(jìn)行了分析，提出了關(guān)鍵結點(diǎn)的概念。
3.1 結點(diǎn)強度及結點(diǎn)影響分析
根據圖論中關(guān)于有向加權圖的概念可以得知，軟件網(wǎng)絡(luò )機構中每個(gè)網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)的度都可以分為入度和出度，在對加權軟件網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行描述時(shí)，我們使用結點(diǎn)度ki與結點(diǎn)強度Si這兩個(gè)參數共同描述。
將結點(diǎn)強度Si定義為 ，其中wij為i到j(luò )的權值，Ni為結點(diǎn)i的鄰接點(diǎn)集合。
在加權軟件網(wǎng)絡(luò )中，入度表示結點(diǎn)被相鄰點(diǎn)的依賴(lài)，而出度表示結點(diǎn)對相鄰點(diǎn)的依賴(lài)，在結點(diǎn)強度中，邊的權值是很重要的因素，結點(diǎn)強度綜合了入度與出度以及相應邊的權值，結點(diǎn)強度又可以分為入點(diǎn)強度和出點(diǎn)強度。
入點(diǎn)強度越大，則此結點(diǎn)對其余與其連通的結點(diǎn)的影響也就越大，隨著(zhù)而來(lái)的是結點(diǎn)的缺陷以及缺陷傳播到與其連通的結點(diǎn)的概率也變大;出點(diǎn)強度越大，對與其連通的結點(diǎn)的依賴(lài)程度也就越大，積累與其連通的結點(diǎn)缺陷的概率也就變大。
3.2 結點(diǎn)強度分布及結點(diǎn)影響分析
復雜軟件系統中軟件網(wǎng)絡(luò )的每個(gè)結點(diǎn)的結點(diǎn)強度可以構成一個(gè)結點(diǎn)強度分布，將其用P(n)表示，P(n)可以描述某一結點(diǎn)強度為n的概率。
對于加權軟件網(wǎng)絡(luò )而言，軟件網(wǎng)絡(luò )各結點(diǎn)間的相互影響以及密切程度可以通過(guò)結點(diǎn)強度來(lái)表示，強度分步則表示了整個(gè)軟件依賴(lài)關(guān)系的復雜度以及結點(diǎn)的強度分布。
通過(guò)分析發(fā)現，結點(diǎn)強度較小的結點(diǎn)更傾向于連接強度大的結點(diǎn)，這種現象造成了軟件結點(diǎn)呈冪律分布的情況，新加入的結點(diǎn)傾向于連接強度較大、最早出現于軟件網(wǎng)絡(luò )中的結點(diǎn)。
3.3 關(guān)鍵結點(diǎn)
我們將那些對軟件網(wǎng)絡(luò )有著(zhù)較大影響的結點(diǎn)成為關(guān)鍵結點(diǎn)。
關(guān)鍵結點(diǎn)的具體定義是一個(gè)結點(diǎn)集合，集合內的結點(diǎn)的出點(diǎn)強度與入點(diǎn)強度均遠遠高于軟件網(wǎng)絡(luò )中的平均出點(diǎn)和入點(diǎn)強度。
通過(guò)對這些結點(diǎn)的研究分析，關(guān)鍵結點(diǎn)與其他結點(diǎn)相比，具有更強的缺陷聚集以及缺陷傳播的能力。
軟件工程中，如果面對的軟件規模較大，功能較為復雜，我們習慣采取分而治之的方法將整個(gè)軟件進(jìn)行分解，直至分解到一個(gè)個(gè)很小的易于實(shí)現的模塊，通過(guò)這種方法來(lái)解決復雜度高、規模較大的軟件設計。
這樣造成的后果是，軟件網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)的路徑變得很長(cháng)，核心功能模塊對應的網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)的出度和入度變大，根據上述的新加入結點(diǎn)連接原則，核心網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)的度會(huì )越來(lái)越大，關(guān)鍵結點(diǎn)對整個(gè)軟件的影響也就越來(lái)越大，在軟件網(wǎng)絡(luò )結構中，關(guān)鍵結點(diǎn)具有重要作用。
4 結束語(yǔ)
隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，軟件應經(jīng)應用到各個(gè)領(lǐng)域，軟件不斷向大規�；�、高復雜度的方向發(fā)展，所以，軟件體系結構對于軟件的質(zhì)量越來(lái)越重要[4][5]。
本文介紹了復雜軟件系統的軟件網(wǎng)絡(luò )結構，將軟件系統中的類(lèi)抽象為網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)，對結點(diǎn)強度及結點(diǎn)分布度及結點(diǎn)影響進(jìn)行了分析，通過(guò)對有向網(wǎng)絡(luò )圖中邊的一些特性的分析，重點(diǎn)研究了網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)與結點(diǎn)間的密切程度及影響關(guān)系，最后介紹了關(guān)鍵結點(diǎn)的相關(guān)內容。
在未來(lái)的工作中，關(guān)于軟件可靠性分析及結構優(yōu)化等問(wèn)題有待于進(jìn)一步研究[6]。
參考文獻：
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網(wǎng)絡(luò )化軟件的復雜網(wǎng)絡(luò )特性實(shí)證【2】
關(guān)鍵詞 網(wǎng)絡(luò )化軟件 復雜性 實(shí)證
0引言
計算機和互聯(lián)網(wǎng)從誕生以來(lái)，應用范圍一直在迅速擴大。
尤其近些年，隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)和計算機的普及，已經(jīng)滲透到了我們生活的方方面面，逐漸改變并在持續改變著(zhù)人們的生活方式。
目前，隨著(zhù)萬(wàn)維網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，軟件的技術(shù)變革也在逐漸加快，軟件的網(wǎng)絡(luò )化趨勢日益明顯，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò )化應用必將會(huì )在未來(lái)軟件發(fā)展上占有重要位置。
1網(wǎng)絡(luò )化軟件的的發(fā)展
網(wǎng)絡(luò )化軟件作為互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的復雜軟件系統的抽象，是各種不同的網(wǎng)絡(luò )信息、網(wǎng)絡(luò )服務(wù)、拓撲結構等共同構成的一種動(dòng)態(tài)的面向服務(wù)的計算機典型形態(tài)之一。
網(wǎng)絡(luò )化軟件更加突出以“用戶(hù)為中心”的服務(wù)理念，讓用戶(hù)可以獲得更好的使用體驗。
1.1網(wǎng)絡(luò )化軟件的主要特點(diǎn)
隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )化的不斷普及，按需服務(wù)和以“用戶(hù)為中心”的服務(wù)理念也越來(lái)越被人們重視，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )軟件的發(fā)展看，主要有以下特點(diǎn)：滿(mǎn)足個(gè)性化和多元化的客戶(hù)需求是網(wǎng)絡(luò )軟件開(kāi)發(fā)的主要指導方向;在互聯(lián)網(wǎng)中通過(guò)虛擬化的服務(wù)來(lái)實(shí)現開(kāi)發(fā)。
從計算機的發(fā)展來(lái)看，我國現在正是朝著(zhù)信息時(shí)代快速發(fā)展的階段，計算機軟件一定會(huì )在這個(gè)時(shí)期取得重要的發(fā)展。
1.2網(wǎng)絡(luò )軟件的發(fā)展現狀
計算機網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展歷經(jīng)了從傳統的計算機網(wǎng)絡(luò )控制到現在的計算機系統控制，隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，在人們工作、生活中扮演的地位也是越來(lái)越重要。
目前最受到人們重視的是以網(wǎng)絡(luò )化、共享化和資源化為主的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，網(wǎng)絡(luò )化系統的開(kāi)發(fā)是目前形成人網(wǎng)互交的重要基礎。
2網(wǎng)絡(luò )軟件技術(shù)的復雜性分析
網(wǎng)絡(luò )化軟件本身就具有復雜性的特質(zhì)，這也是計算機軟件工程面臨的巨大挑戰之一。
如何能夠更好的管理和控制計算機軟件的復雜性并科學(xué)的評價(jià)軟件質(zhì)量，一直就是我們研究的重要方向。
計算機軟件與計算機網(wǎng)絡(luò )的結合越來(lái)越廣泛，由于網(wǎng)絡(luò )的復雜性，導致整個(gè)對軟件復雜性的評估變的更加困難。
網(wǎng)絡(luò )軟件技術(shù)本身處在互聯(lián)網(wǎng)的復雜環(huán)境之下，如何有效地描述和刻畫(huà)計算機網(wǎng)絡(luò )的組織形式，需找尋并發(fā)現其中的規律性，是在新時(shí)期計算機網(wǎng)絡(luò )復雜情況下，有效認識計算機軟件的基礎。
只有通過(guò)科學(xué)的方法對計算機復雜的人工系統結構特性進(jìn)行認識，才能有效的控制計算機網(wǎng)絡(luò )化軟件系統的復雜性，進(jìn)行更好的改進(jìn)，以及進(jìn)而創(chuàng )造出更復雜的計算機軟件系統。
隨著(zhù)Internet和www的不斷發(fā)展，徹底改變了傳統軟件PC的形態(tài)，并且在發(fā)展的過(guò)程中逐漸的融為一體。
網(wǎng)絡(luò )化軟件在強調“按需服務(wù)”的同時(shí)，展現出了網(wǎng)絡(luò )化軟件在多元素中的核心地位。
廣大用戶(hù)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統中的能動(dòng)性主體，既是系統的受益者和服務(wù)者，也是系統的制造者和個(gè)性化需求的提出者，“社會(huì )化”體現的網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)在使用過(guò)程中的創(chuàng )新價(jià)值。
從生態(tài)視角的角度去看，網(wǎng)絡(luò )軟件的復雜性主要是基于不斷變化的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境之下，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )軟件的設計中，除了要考慮使用性能等必要因素外，還需要考慮文化、經(jīng)濟、政策等其他因素。
所以，維持網(wǎng)絡(luò )化軟件的健康要從內部技術(shù)因素和外界干擾兩個(gè)方面入手，是一個(gè)不斷相互適應改進(jìn)的變化的過(guò)程。
在不同的歷史時(shí)期，不同的外部環(huán)境會(huì )造就不同的網(wǎng)絡(luò )化軟件的復雜性，針對環(huán)境和需求這兩方面的不斷變化，網(wǎng)絡(luò )軟件在不斷的發(fā)展、優(yōu)化并自身完善。
2005年以后，一些針對于復雜網(wǎng)絡(luò )理論的軟件結構復雜性度量方法并相繼提出，可以說(shuō)是在網(wǎng)絡(luò )軟件復雜性研究的理論上做出的很大的進(jìn)步，對傳統的研究方法做出了深化的研究。
并且隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )思維的系統化發(fā)展，動(dòng)力學(xué)行為研究開(kāi)辟了一條不同于傳統的研究路線(xiàn)。
為網(wǎng)絡(luò )軟件的復雜性研究提供了更多的研究切入點(diǎn)和研究理論，除了對網(wǎng)絡(luò )軟件的復雜性結構進(jìn)行了研究，還在探索并且建立網(wǎng)絡(luò )化軟件的行為模式、特征與結構的相互作用上，建立起了很多量化的指標研究策略。
因此，建立科學(xué)合理的研究度量體系，可以更好的設計和評估網(wǎng)絡(luò )軟件的復雜性，從而更好的確保網(wǎng)絡(luò )軟件的發(fā)展。
3結論
計算機從誕生以來(lái)，計算機網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展就為人類(lèi)的發(fā)展帶來(lái)了革命性的變化。
計算機軟件工程是計算機網(wǎng)絡(luò )使用的重要工具之一。
從整個(gè)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展來(lái)看，不僅規模巨大，而且各種元素交織在一起，錯綜復雜。
隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )化軟件的用戶(hù)不斷增多和應用領(lǐng)域的日益廣泛，使得網(wǎng)絡(luò )軟件面臨著(zhù)越來(lái)越大的考驗。
本文著(zhù)重對網(wǎng)絡(luò )化軟件進(jìn)行了研究和分析，筆者相信，在不久的將來(lái)，我國的網(wǎng)絡(luò )化軟件一定會(huì )取得更大的發(fā)展和進(jìn)步。
參考文獻
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