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復(fù)雜軟件的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)影響
復(fù)雜軟件的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)影響【1】
摘 要：復(fù)雜軟件結(jié)構(gòu)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(jié)點(diǎn)為軟件系統(tǒng)的某種粒度單元，比如包、類、組件等都可以稱為網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，他們之間的依賴關(guān)系就構(gòu)成了整個(gè)軟件網(wǎng)絡(luò)。
本文對軟件網(wǎng)絡(luò)做了簡要介紹，研究和分析了軟件依賴關(guān)系及其統(tǒng)計(jì)特性，并對網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)在復(fù)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(jié)點(diǎn)這一概念。
關(guān)鍵詞：復(fù)雜軟件系統(tǒng);軟件網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn);軟件結(jié)構(gòu)
1 軟件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
軟件體系結(jié)構(gòu)的好壞直接影響著軟件的質(zhì)量，關(guān)于軟件體系結(jié)構(gòu)的研究一直備受人們的重視。
隨著軟件實(shí)現(xiàn)的功能越來越強(qiáng)大，復(fù)雜度越來越高，軟件結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了多層次、不同粒度的方式[1]。
復(fù)雜軟件的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)思想是基于圖論中有向網(wǎng)絡(luò)圖的概念發(fā)展而來的，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定學(xué)等。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)對復(fù)雜軟件有著一定的影響，對結(jié)點(diǎn)影響的分析可以促進(jìn)對軟件體系結(jié)構(gòu)的完善。
對于任一軟件系統(tǒng)S，我們用一個(gè)三元組來表示S的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錂C(jī)構(gòu)，軟件系統(tǒng)S的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜MG=，其中
V(G)=�xvi|vi∈S，i=1，…，n，n≥1�y，E(G)=�xej|ej∈S，j=1，…，m，m≥1�y。
通常把類看作是軟件網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，類是主要研究對象，類與類之間的關(guān)系看成連接結(jié)點(diǎn)的有權(quán)邊，這樣就得到了軟件結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D[2]，我們用下圖表示軟件靜態(tài)結(jié)構(gòu)與其對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，使用類作為有向網(wǎng)絡(luò)圖中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，圖中共有4個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)。
(a)UML類關(guān)系協(xié)作圖 (b)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
圖1 靜態(tài)類圖與其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
2 軟件系統(tǒng)中的依賴關(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，我們以類為單元抽取軟件系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)A，B，C，如圖2所示，A，B，C之間存在明顯的依賴關(guān)系，根據(jù)圖2可以看出，A與C是連通的，C的缺陷可以通過方法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?qū)Y(jié)點(diǎn)的依賴關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)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(jié)構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的依賴關(guān)系進(jìn)行真實(shí)準(zhǔn)確的反映，如果結(jié)點(diǎn)B僅僅依賴C中的方法f()，這種關(guān)系我們使用加權(quán)值來表示，也就是使用加權(quán)軟件網(wǎng)絡(luò)來描述各結(jié)點(diǎn)的依賴關(guān)系[3]。
圖2 軟件依賴關(guān)系示意圖
3 加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)特性及網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)影響分析
對復(fù)雜軟件的加權(quán)網(wǎng)絡(luò)模型的研究具有重要意義，本文根據(jù)加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)特性，對結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度和結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度分布進(jìn)行了分析研究，并進(jìn)一步對結(jié)點(diǎn)影響進(jìn)行了分析，提出了關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)的概念。
3.1 結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度及結(jié)點(diǎn)影響分析
根據(jù)圖論中關(guān)于有向加權(quán)圖的概念可以得知，軟件網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的度都可以分為入度和出度，在對加權(quán)軟件網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述時(shí)，我們使用結(jié)點(diǎn)度ki與結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度Si這兩個(gè)參數(shù)共同描述。
將結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度Si定義為 ，其中wij為i到j(luò)的權(quán)值，Ni為結(jié)點(diǎn)i的鄰接點(diǎn)集合。
在加權(quán)軟件網(wǎng)絡(luò)中，入度表示結(jié)點(diǎn)被相鄰點(diǎn)的依賴，而出度表示結(jié)點(diǎn)對相鄰點(diǎn)的依賴，在結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度中，邊的權(quán)值是很重要的因素，結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度綜合了入度與出度以及相應(yīng)邊的權(quán)值，結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度又可以分為入點(diǎn)強(qiáng)度和出點(diǎn)強(qiáng)度。
入點(diǎn)強(qiáng)度越大，則此結(jié)點(diǎn)對其余與其連通的結(jié)點(diǎn)的影響也就越大，隨著而來的是結(jié)點(diǎn)的缺陷以及缺陷傳播到與其連通的結(jié)點(diǎn)的概率也變大;出點(diǎn)強(qiáng)度越大，對與其連通的結(jié)點(diǎn)的依賴程度也就越大，積累與其連通的結(jié)點(diǎn)缺陷的概率也就變大。
3.2 結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度分布及結(jié)點(diǎn)影響分析
復(fù)雜軟件系統(tǒng)中軟件網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)結(jié)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度可以構(gòu)成一個(gè)結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度分布，將其用P(n)表示，P(n)可以描述某一結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度為n的概率。
對于加權(quán)軟件網(wǎng)絡(luò)而言，軟件網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點(diǎn)間的相互影響以及密切程度可以通過結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度來表示，強(qiáng)度分步則表示了整個(gè)軟件依賴關(guān)系的復(fù)雜度以及結(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度分布。
通過分析發(fā)現(xiàn)，結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度較小的結(jié)點(diǎn)更傾向于連接強(qiáng)度大的結(jié)點(diǎn)，這種現(xiàn)象造成了軟件結(jié)點(diǎn)呈冪律分布的情況，新加入的結(jié)點(diǎn)傾向于連接強(qiáng)度較大、最早出現(xiàn)于軟件網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)。
3.3 關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)
我們將那些對軟件網(wǎng)絡(luò)有著較大影響的結(jié)點(diǎn)成為關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)。
關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)的具體定義是一個(gè)結(jié)點(diǎn)集合，集合內(nèi)的結(jié)點(diǎn)的出點(diǎn)強(qiáng)度與入點(diǎn)強(qiáng)度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件網(wǎng)絡(luò)中的平均出點(diǎn)和入點(diǎn)強(qiáng)度。
通過對這些結(jié)點(diǎn)的研究分析，關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)與其他結(jié)點(diǎn)相比，具有更強(qiáng)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(guī)模較大，功能較為復(fù)雜，我們習(xí)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(xiàn)的模塊，通過這種方法來解決復(fù)雜度高、規(guī)模較大的軟件設(shè)計(jì)。
這樣造成的后果是，軟件網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的路徑變得很長，核心功能模塊對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的出度和入度變大，根據(jù)上述的新加入結(jié)點(diǎn)連接原則，核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的度會(huì)越來越大，關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)對整個(gè)軟件的影響也就越來越大，在軟件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)具有重要作用。
4 結(jié)束語
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，軟件應(yīng)經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，軟件不斷向大規(guī)�；⒏邚�(fù)雜度的方向發(fā)展，所以，軟件體系結(jié)構(gòu)對于軟件的質(zhì)量越來越重要[4][5]。
本文介紹了復(fù)雜軟件系統(tǒng)的軟件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將軟件系統(tǒng)中的類抽象為網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，對結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度及結(jié)點(diǎn)分布度及結(jié)點(diǎn)影響進(jìn)行了分析，通過對有向網(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(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)間的密切程度及影響關(guān)系，最后介紹了關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)的相關(guān)內(nèi)容。
在未來的工作中，關(guān)于軟件可靠性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題有待于進(jìn)一步研究[6]。
參考文獻(xiàn)：
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網(wǎng)絡(luò)化軟件的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性實(shí)證【2】
關(guān)鍵詞 網(wǎng)絡(luò)化軟件 復(fù)雜性 實(shí)證
0引言
計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)從誕生以來，應(yīng)用范圍一直在迅速擴(kuò)大。
尤其近些年，隨著互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)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(xù)改變著人們的生活方式。
目前，隨著萬維網(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，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用必將會(huì)在未來軟件發(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(fù)雜軟件系統(tǒng)的抽象，是各種不同的網(wǎng)絡(luò)信息、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等共同構(gòu)成的一種動(dòng)態(tài)的面向服務(wù)的計(jì)算機(jī)典型形態(tài)之一。
網(wǎng)絡(luò)化軟件更加突出以“用戶為中心”的服務(wù)理念，讓用戶可以獲得更好的使用體驗(yàn)。
1.1網(wǎng)絡(luò)化軟件的主要特點(diǎn)
隨著網(wǎng)絡(luò)化的不斷普及，按需服務(wù)和以“用戶為中心”的服務(wù)理念也越來越被人們重視，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)軟件的發(fā)展看，主要有以下特點(diǎn)：滿足個(gè)性化和多元化的客戶需求是網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)的主要指導(dǎo)方向;在互聯(lián)網(wǎng)中通過虛擬化的服務(wù)來實(shí)現(xiàn)開發(fā)。
從計(jì)算機(jī)的發(fā)展來看，我國現(xiàn)在正是朝著信息時(shí)代快速發(fā)展的階段，計(jì)算機(jī)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(xiàn)狀
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷經(jīng)了從傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制到現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制，隨著計(jì)算機(jī)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(tǒng)的開發(fā)是目前形成人網(wǎng)互交的重要基礎(chǔ)。
2網(wǎng)絡(luò)軟件技術(shù)的復(fù)雜性分析
網(wǎng)絡(luò)化軟件本身就具有復(fù)雜性的特質(zhì)，這也是計(jì)算機(jī)軟件工程面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。
如何能夠更好的管理和控制計(jì)算機(jī)軟件的復(fù)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(jì)算機(jī)軟件與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合越來越廣泛，由于網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，導(dǎo)致整個(gè)對軟件復(fù)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(fù)雜環(huán)境之下，如何有效地描述和刻畫計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組織形式，需找尋并發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律性，是在新時(shí)期計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜情況下，有效認(rèn)識計(jì)算機(jī)軟件的基礎(chǔ)。
只有通過科學(xué)的方法對計(jì)算機(jī)復(fù)雜的人工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行認(rèn)識，才能有效的控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性，進(jìn)行更好的改進(jìn)，以及進(jìn)而創(chuàng)造出更復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。
隨著Internet和www的不斷發(fā)展，徹底改變了傳統(tǒng)軟件PC的形態(tài)，并且在發(fā)展的過程中逐漸的融為一體。
網(wǎng)絡(luò)化軟件在強(qiáng)調(diào)“按需服務(wù)”的同時(shí)，展現(xiàn)出了網(wǎng)絡(luò)化軟件在多元素中的核心地位。
廣大用戶是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的能動(dòng)性主體，既是系統(tǒng)的受益者和服務(wù)者，也是系統(tǒng)的制造者和個(gè)性化需求的提出者，“社會(huì)化”體現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)用戶在使用過程中的創(chuàng)新價(jià)值。
從生態(tài)視角的角度去看，網(wǎng)絡(luò)軟件的復(fù)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(shè)計(jì)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(jì)、政策等其他因素。
所以，維持網(wǎng)絡(luò)化軟件的健康要從內(nèi)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(yīng)改進(jìn)的變化的過程。
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(fù)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(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜性度量方法并相繼提出，可以說是在網(wǎng)絡(luò)軟件復(fù)雜性研究的理論上做出的很大的進(jìn)步，對傳統(tǒng)的研究方法做出了深化的研究。
并且隨著網(wǎng)絡(luò)思維的系統(tǒng)化發(fā)展，動(dòng)力學(xué)行為研究開辟了一條不同于傳統(tǒng)的研究路線。
為網(wǎng)絡(luò)軟件的復(fù)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(fù)雜性結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的相互作用上，建立起了很多量化的指標(biāo)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(shè)計(jì)和評估網(wǎng)絡(luò)軟件的復(fù)雜性，從而更好的確保網(wǎng)絡(luò)軟件的發(fā)展。
3結(jié)論
計(jì)算機(jī)從誕生以來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展就為人類的發(fā)展帶來了革命性的變化。
計(jì)算機(jī)軟件工程是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用的重要工具之一。
從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展來看，不僅規(guī)模巨大，而且各種元素交織在一起，錯(cuò)綜復(fù)雜。
隨著網(wǎng)絡(luò)化軟件的用戶不斷增多和應(yīng)用領(lǐng)域的日益廣泛，使得網(wǎng)絡(luò)軟件面臨著越來越大的考驗(yàn)。
本文著重對網(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，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(xiàn)
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