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復雜軟件的網(wǎng)絡結點影響
復雜軟件的網(wǎng)絡結點影響【1】
摘 要：復雜軟件結構可以看作是一個有向網(wǎng)絡圖，該有向網(wǎng)絡圖的網(wǎng)絡結點為軟件系統(tǒng)的某種粒度單元，比如包、類、組件等都可以稱為網(wǎng)絡結點，他們之間的依賴關系就構成了整個軟件網(wǎng)絡。
本文對軟件網(wǎng)絡做了簡要介紹，研究和分析了軟件依賴關系及其統(tǒng)計特性，并對網(wǎng)絡結點在復雜軟件中的影響進行了分析，最后提出了軟件網(wǎng)絡關鍵結點這一概念。
關鍵詞：復雜軟件系統(tǒng);軟件網(wǎng)絡結點;軟件結構
1 軟件網(wǎng)絡結構
軟件體系結構的好壞直接影響著軟件的質量，關于軟件體系結構的研究一直備受人們的重視。
隨著軟件實現(xiàn)的功能越來越強大，復雜度越來越高，軟件結構出現(xiàn)了多層次、不同粒度的方式[1]。
復雜軟件的網(wǎng)絡結構思想是基于圖論中有向網(wǎng)絡圖的概念發(fā)展而來的，應用統(tǒng)計學的方法對軟件網(wǎng)絡各個特性進行研究，如幾何性質、結構穩(wěn)定學等。
網(wǎng)絡結點對復雜軟件有著一定的影響，對結點影響的分析可以促進對軟件體系結構的完善。
對于任一軟件系統(tǒng)S，我們用一個三元組來表示S的網(wǎng)絡拓撲機構，軟件系統(tǒng)S的網(wǎng)絡結構包括頂點集V、邊集E以及邊與頂點的關系集合f，這三個元素構成了網(wǎng)絡拓撲的三元組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。
通常把類看作是軟件網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡結點，類是主要研究對象，類與類之間的關系看成連接結點的有權邊，這樣就得到了軟件結構網(wǎng)絡拓撲圖[2]，我們用下圖表示軟件靜態(tài)結構與其對應的網(wǎng)絡拓撲圖，使用類作為有向網(wǎng)絡圖中的網(wǎng)絡結點，圖中共有4個網(wǎng)絡結點。
(a)UML類關系協(xié)作圖 (b)網(wǎng)絡拓撲圖
圖1 靜態(tài)類圖與其網(wǎng)絡拓撲圖
2 軟件系統(tǒng)中的依賴關系
圖1描述的軟件網(wǎng)絡是一個全連通的有向網(wǎng)絡圖，我們以類為單元抽取軟件系統(tǒng)中的網(wǎng)絡結點A，B，C，如圖2所示，A，B，C之間存在明顯的依賴關系，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對結點的依賴關系進行準確的描述，所以需要找到一個更合適的描述方法對軟件結構中網(wǎng)絡結點的依賴關系進行真實準確的反映，如果結點B僅僅依賴C中的方法f()，這種關系我們使用加權值來表示，也就是使用加權軟件網(wǎng)絡來描述各結點的依賴關系[3]。
圖2 軟件依賴關系示意圖
3 加權網(wǎng)絡的統(tǒng)計特性及網(wǎng)絡結點影響分析
對復雜軟件的加權網(wǎng)絡模型的研究具有重要意義，本文根據(jù)加權網(wǎng)絡的統(tǒng)計特性，對結點強度和結點強度分布進行了分析研究，并進一步對結點影響進行了分析，提出了關鍵結點的概念。
3.1 結點強度及結點影響分析
根據(jù)圖論中關于有向加權圖的概念可以得知，軟件網(wǎng)絡機構中每個網(wǎng)絡結點的度都可以分為入度和出度，在對加權軟件網(wǎng)絡進行描述時，我們使用結點度ki與結點強度Si這兩個參數(shù)共同描述。
將結點強度Si定義為 ，其中wij為i到j的權值，Ni為結點i的鄰接點集合。
在加權軟件網(wǎng)絡中，入度表示結點被相鄰點的依賴，而出度表示結點對相鄰點的依賴，在結點強度中，邊的權值是很重要的因素，結點強度綜合了入度與出度以及相應邊的權值，結點強度又可以分為入點強度和出點強度。
入點強度越大，則此結點對其余與其連通的結點的影響也就越大，隨著而來的是結點的缺陷以及缺陷傳播到與其連通的結點的概率也變大;出點強度越大，對與其連通的結點的依賴程度也就越大，積累與其連通的結點缺陷的概率也就變大。
3.2 結點強度分布及結點影響分析
復雜軟件系統(tǒng)中軟件網(wǎng)絡的每個結點的結點強度可以構成一個結點強度分布，將其用P(n)表示，P(n)可以描述某一結點強度為n的概率。
對于加權軟件網(wǎng)絡而言，軟件網(wǎng)絡各結點間的相互影響以及密切程度可以通過結點強度來表示，強度分步則表示了整個軟件依賴關系的復雜度以及結點的強度分布。
通過分析發(fā)現(xiàn)，結點強度較小的結點更傾向于連接強度大的結點，這種現(xiàn)象造成了軟件結點呈冪律分布的情況，新加入的結點傾向于連接強度較大、最早出現(xiàn)于軟件網(wǎng)絡中的結點。
3.3 關鍵結點
我們將那些對軟件網(wǎng)絡有著較大影響的結點成為關鍵結點。
關鍵結點的具體定義是一個結點集合，集合內的結點的出點強度與入點強度均遠遠高于軟件網(wǎng)絡中的平均出點和入點強度。
通過對這些結點的研究分析，關鍵結點與其他結點相比，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(guī)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軟件進行分解，直至分解到一個個很小的易于實現(xiàn)的模塊，通過這種方法來解決復雜度高、規(guī)模較大的軟件設計。
這樣造成的后果是，軟件網(wǎng)絡結點的路徑變得很長，核心功能模塊對應的網(wǎng)絡結點的出度和入度變大，根據(jù)上述的新加入結點連接原則，核心網(wǎng)絡結點的度會越來越大，關鍵結點對整個軟件的影響也就越來越大，在軟件網(wǎng)絡結構中，關鍵結點具有重要作用。
4 結束語
隨著計算機技術的不斷發(fā)展，軟件應經應用到各個領域，軟件不斷向大規(guī)模化、高復雜度的方向發(fā)展，所以，軟件體系結構對于軟件的質量越來越重要[4][5]。
本文介紹了復雜軟件系統(tǒng)的軟件網(wǎng)絡結構，將軟件系統(tǒng)中的類抽象為網(wǎng)絡結點，對結點強度及結點分布度及結點影響進行了分析，通過對有向網(wǎng)絡圖中邊的一些特性的分析，重點研究了網(wǎng)絡結點與結點間的密切程度及影響關系，最后介紹了關鍵結點的相關內容。
在未來的工作中，關于軟件可靠性分析及結構優(yōu)化等問題有待于進一步研究[6]。
參考文獻：
[1]李博，趙海，劉紅.大規(guī)模軟件網(wǎng)絡類結點中介度分析[J].東北大學學報(自然科學版)，2010(07)：929-932.
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[5]馬于濤，何克清，李兵.網(wǎng)絡化軟件的復雜網(wǎng)絡特性實證[J].軟件學報，2011(03)：381-407.
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網(wǎng)絡化軟件的復雜網(wǎng)絡特性實證【2】
關鍵詞 網(wǎng)絡化軟件 復雜性 實證
0引言
計算機和互聯(lián)網(wǎng)從誕生以來，應用范圍一直在迅速擴大。
尤其近些年，隨著互聯(lián)網(wǎng)和計算機的普及，已經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，軟件的技術變革也在逐漸加快，軟件的網(wǎng)絡化趨勢日益明顯，隨著網(wǎng)絡技術的進步，網(wǎng)絡化應用必將會在未來軟件發(fā)展上占有重要位置。
1網(wǎng)絡化軟件的的發(fā)展
網(wǎng)絡化軟件作為互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的復雜軟件系統(tǒng)的抽象，是各種不同的網(wǎng)絡信息、網(wǎng)絡服務、拓撲結構等共同構成的一種動態(tài)的面向服務的計算機典型形態(tài)之一。
網(wǎng)絡化軟件更加突出以“用戶為中心”的服務理念，讓用戶可以獲得更好的使用體驗。
1.1網(wǎng)絡化軟件的主要特點
隨著網(wǎng)絡化的不斷普及，按需服務和以“用戶為中心”的服務理念也越來越被人們重視，整個網(wǎng)絡軟件的發(fā)展看，主要有以下特點：滿足個性化和多元化的客戶需求是網(wǎng)絡軟件開發(fā)的主要指導方向;在互聯(lián)網(wǎng)中通過虛擬化的服務來實現(xiàn)開發(fā)。
從計算機的發(fā)展來看，我國現(xiàn)在正是朝著信息時代快速發(fā)展的階段，計算機軟件一定會在這個時期取得重要的發(fā)展。
1.2網(wǎng)絡軟件的發(fā)展現(xiàn)狀
計算機網(wǎng)絡的發(fā)展歷經了從傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡控制到現(xiàn)在的計算機系統(tǒng)控制，隨著計算機網(wǎng)絡的發(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)絡化、共享化和資源化為主的網(wǎng)絡技術，網(wǎng)絡化系統(tǒng)的開發(fā)是目前形成人網(wǎng)互交的重要基礎。
2網(wǎng)絡軟件技術的復雜性分析
網(wǎng)絡化軟件本身就具有復雜性的特質，這也是計算機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算機軟件的復雜性并科學的評價軟件質量，一直就是我們研究的重要方向。
計算機軟件與計算機網(wǎng)絡的結合越來越廣泛，由于網(wǎng)絡的復雜性，導致整個對軟件復雜性的評估變的更加困難。
網(wǎng)絡軟件技術本身處在互聯(lián)網(wǎng)的復雜環(huán)境之下，如何有效地描述和刻畫計算機網(wǎng)絡的組織形式，需找尋并發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律性，是在新時期計算機網(wǎng)絡復雜情況下，有效認識計算機軟件的基礎。
只有通過科學的方法對計算機復雜的人工系統(tǒng)結構特性進行認識，才能有效的控制計算機網(wǎng)絡化軟件系統(tǒng)的復雜性，進行更好的改進，以及進而創(chuàng)造出更復雜的計算機軟件系統(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)絡化軟件在強調“按需服務”的同時，展現(xiàn)出了網(wǎng)絡化軟件在多元素中的核心地位。
廣大用戶是整個網(wǎng)絡系統(tǒng)中的能動性主體，既是系統(tǒng)的受益者和服務者，也是系統(tǒng)的制造者和個性化需求的提出者，“社會化”體現(xiàn)的網(wǎng)絡用戶在使用過程中的創(chuàng)新價值。
從生態(tài)視角的角度去看，網(wǎng)絡軟件的復雜性主要是基于不斷變化的動態(tài)網(wǎng)絡環(huán)境之下，整個網(wǎng)絡軟件的設計中，除了要考慮使用性能等必要因素外，還需要考慮文化、經濟、政策等其他因素。
所以，維持網(wǎng)絡化軟件的健康要從內部技術因素和外界干擾兩個方面入手，是一個不斷相互適應改進的變化的過程。
在不同的歷史時期，不同的外部環(huán)境會造就不同的網(wǎng)絡化軟件的復雜性，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)絡理論的軟件結構復雜性度量方法并相繼提出，可以說是在網(wǎng)絡軟件復雜性研究的理論上做出的很大的進步，對傳統(tǒng)的研究方法做出了深化的研究。
并且隨著網(wǎng)絡思維的系統(tǒng)化發(fā)展，動力學行為研究開辟了一條不同于傳統(tǒng)的研究路線。
為網(wǎng)絡軟件的復雜性研究提供了更多的研究切入點和研究理論，除了對網(wǎng)絡軟件的復雜性結構進行了研究，還在探索并且建立網(wǎng)絡化軟件的行為模式、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，建立科學合理的研究度量體系，可以更好的設計和評估網(wǎng)絡軟件的復雜性，從而更好的確保網(wǎng)絡軟件的發(fā)展。
3結論
計算機從誕生以來，計算機網(wǎng)絡的發(fā)展就為人類的發(fā)展帶來了革命性的變化。
計算機軟件工程是計算機網(wǎng)絡使用的重要工具之一。
從整個網(wǎng)絡發(fā)展來看，不僅規(guī)模巨大，而且各種元素交織在一起，錯綜復雜。
隨著網(wǎng)絡化軟件的用戶不斷增多和應用領域的日益廣泛，使得網(wǎng)絡軟件面臨著越來越大的考驗。
本文著重對網(wǎng)絡化軟件進行了研究和分析，筆者相信，在不久的將來，我國的網(wǎng)絡化軟件一定會取得更大的發(fā)展和進步。
參考文獻
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