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復雜軟件的網絡結點影響
復雜軟件的網絡結點影響【1】
摘 要：復雜軟件結構可以看作是一個有向網絡圖，該有向網絡圖的網絡結點為軟件系統的某種粒度單元，比如包、類、組件等都可以稱為網絡結點，他們之間的依賴關系就構成了整個軟件網絡。
本文對軟件網絡做了簡要介紹，研究和分析了軟件依賴關系及其統計特性，并對網絡結點在復雜軟件中的影響進行了分析，最后提出了軟件網絡關鍵結點這一概念。
關鍵詞：復雜軟件系統;軟件網絡結點;軟件結構
1 軟件網絡結構
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。
隨著軟件實現的功能越來越強大，復雜度越來越高，軟件結構出現了多層次、不同粒度的方式[1]。
復雜軟件的網絡結構思想是基于圖論中有向網絡圖的概念發展而來的，應用統計學的方法對軟件網絡各個特性進行研究，如幾何性質、結構穩定學等。
網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S，我們用一個三元組來表示S的網絡拓撲機構，軟件系統S的網絡結構包括頂點集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絡中的網絡結點，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絡拓撲圖[2]，我們用下圖表示軟件靜態結構與其對應的網絡拓撲圖，使用類作為有向網絡圖中的網絡結點，圖中共有4個網絡結點。
(a)UML類關系協作圖 (b)網絡拓撲圖
圖1 靜態類圖與其網絡拓撲圖
2 軟件系統中的依賴關系
圖1描述的軟件網絡是一個全連通的有向網絡圖，我們以類為單元抽取軟件系統中的網絡結點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 加權網絡的統計特性及網絡結點影響分析
對復雜軟件的加權網絡模型的研究具有重要意義，本文根據加權網絡的統計特性，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
根據圖論中關于有向加權圖的概念可以得知，軟件網絡機構中每個網絡結點的度都可以分為入度和出度，在對加權軟件網絡進行描述時，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
復雜軟件系統中軟件網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。
對于加權軟件網絡而言，軟件網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。
通過分析發現，結點強度較小的結點更傾向于連接強度大的結點，這種現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、最早出現于軟件網絡中的結點。
3.3 關鍵結點
我們將那些對軟件網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的模塊，通過這種方法來解決復雜度高、規模較大的軟件設計。
這樣造成的后果是，軟件網絡結點的路徑變得很長，核心功能模塊對應的網絡結點的出度和入度變大，根據上述的新加入結點連接原則，核心網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展，軟件應經應用到各個領域，軟件不斷向大規模化、高復雜度的方向發展，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的軟件網絡結構，將軟件系統中的類抽象為網絡結點，對結點強度及結點分布度及結點影響進行了分析，通過對有向網絡圖中邊的一些特性的分析，重點研究了網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.大規模軟件網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.
[2]霍巖，楊占坤，趙海.大規模軟件網絡結點中生代指數解法研究[J].計算機應用于軟件，2011(02)：14-16.
[3]李兵，馬于濤，劉婧.軟件系統的復雜網絡研究[J].力學研究，2008(06)：805-813.
[4]韓明暢，李德毅，劉常昱.軟件中的網絡化特征及其對軟件質量的貢獻[J].計算機工程與應用，2006(03)：9-10.
[5]馬于濤，何克清，李兵.網絡化軟件的復雜網絡特性實證[J].軟件學報，2011(03)：381-407.
[6]閆棟，祁國寧.大規模軟件系統的無標度特性與演化模型[J].物理學報，2006(08)：3799-3806.
網絡化軟件的復雜網絡特性實證【2】
關鍵詞 網絡化軟件 復雜性 實證
0引言
計算機和互聯網從誕生以來，應用范圍一直在迅速擴大。
尤其近些年，隨著互聯網和計算機的普及，已經滲透到了我們生活的方方面面，逐漸改變并在持續改變著人們的生活方式。
目前，隨著萬維網和互聯網的不斷發展，軟件的技術變革也在逐漸加快，軟件的網絡化趨勢日益明顯，隨著網絡技術的進步，網絡化應用必將會在未來軟件發展上占有重要位置。
1網絡化軟件的的發展
網絡化軟件作為互聯網環境中的復雜軟件系統的抽象，是各種不同的網絡信息、網絡服務、拓撲結構等共同構成的一種動態的面向服務的計算機典型形態之一。
網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網絡化軟件的主要特點
隨著網絡化的不斷普及，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，整個網絡軟件的發展看，主要有以下特點：滿足個性化和多元化的客戶需求是網絡軟件開發的主要指導方向;在互聯網中通過虛擬化的服務來實現開發。
從計算機的發展來看，我國現在正是朝著信息時代快速發展的階段，計算機軟件一定會在這個時期取得重要的發展。
1.2網絡軟件的發展現狀
計算機網絡的發展歷經了從傳統的計算機網絡控制到現在的計算機系統控制，隨著計算機網絡的發展，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絡化、共享化和資源化為主的網絡技術，網絡化系統的開發是目前形成人網互交的重要基礎。
2網絡軟件技術的復雜性分析
網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絡的結合越來越廣泛，由于網絡的復雜性，導致整個對軟件復雜性的評估變的更加困難。
網絡軟件技術本身處在互聯網的復雜環境之下，如何有效地描述和刻畫計算機網絡的組織形式，需找尋并發現其中的規律性，是在新時期計算機網絡復雜情況下，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結構特性進行認識，才能有效的控制計算機網絡化軟件系統的復雜性，進行更好的改進，以及進而創造出更復雜的計算機軟件系統。
隨著Internet和www的不斷發展，徹底改變了傳統軟件PC的形態，并且在發展的過程中逐漸的融為一體。
網絡化軟件在強調“按需服務”的同時，展現出了網絡化軟件在多元素中的核心地位。
廣大用戶是整個網絡系統中的能動性主體，既是系統的受益者和服務者，也是系統的制造者和個性化需求的提出者，“社會化”體現的網絡用戶在使用過程中的創新價值。
從生態視角的角度去看，網絡軟件的復雜性主要是基于不斷變化的動態網絡環境之下，整個網絡軟件的設計中，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，不同的外部環境會造就不同的網絡化軟件的復雜性，針對環境和需求這兩方面的不斷變化，網絡軟件在不斷的發展、優化并自身完善。
2005年以后，一些針對于復雜網絡理論的軟件結構復雜性度量方法并相繼提出，可以說是在網絡軟件復雜性研究的理論上做出的很大的進步，對傳統的研究方法做出了深化的研究。
并且隨著網絡思維的系統化發展，動力學行為研究開辟了一條不同于傳統的研究路線。
為網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，除了對網絡軟件的復雜性結構進行了研究，還在探索并且建立網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絡軟件的復雜性，從而更好的確保網絡軟件的發展。
3結論
計算機從誕生以來，計算機網絡的發展就為人類的發展帶來了革命性的變化。
計算機軟件工程是計算機網絡使用的重要工具之一。
從整個網絡發展來看，不僅規模巨大，而且各種元素交織在一起，錯綜復雜。
隨著網絡化軟件的用戶不斷增多和應用領域的日益廣泛，使得網絡軟件面臨著越來越大的考驗。
本文著重對網絡化軟件進行了研究和分析，筆者相信，在不久的將來，我國的網絡化軟件一定會取得更大的發展和進步。
參考文獻
[1] 左開中. 復雜網絡與網絡化軟件系統[J].計算機應用與軟件，2013.21(10)：100-103.
[2] 汪北陽. 加權軟件網絡的建模、分析及其應用[D].武漢大學，2012.32(16)：123-125.
[3] 馬于濤，何克清， 李兵，等. 網絡化軟件的復雜網絡特性實證[J].軟件學報，2010.41(13)：114-116.
[4] 秦蕾. 網絡化軟件的復雜網絡特性實證[J].黑龍江科技信息，2013.15(13)：20-24.
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