复杂软件的网络结点影响
复杂软件的网络结点影响【1】
摘 要：复杂软件结构可以看作是一个有向网络图，该有向网络图的网络结点为软件系统的某种粒度单元，比如包、类、组件等都可以称为网络结点，他们之间的依赖关系就构成了整个软件网络。
本文对软件网络做了简要介绍，研究和分析了软件依赖关系及其统计特性，并对网络结点在复杂软件中的影响进行了分析，最后提出了软件网络关键结点这一概念。
关键词：复杂软件系统;软件网络结点;软件结构
1 软件网络结构
软件体系结构的好坏直接影响着软件的质量，关于软件体系结构的研究一直备受人们的重视。
随着软件实现的功能越来越强大，复杂度越来越高，软件结构出现了多层次、不同粒度的方式[1]。
复杂软件的网络结构思想是基于图论中有向网络图的概念发展而来的，应用统计学的方法对软件网络各个特性进行研究，如几何性质、结构稳定学等。
网络结点对复杂软件有着一定的影响，对结点影响的分析可以促进对软件体系结构的完善。
对于任一软件系统S，我们用一个三元组来表示S的网络拓扑机构，软件系统S的网络结构包括顶点集V、边集E以及边与顶点的关系集合f，这三个元素构成了网络拓扑的三元组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。
通常把类看作是软件网络中的网络结点，类是主要研究对象，类与类之间的关系看成连接结点的有权边，这样就得到了软件结构网络拓扑图[2]，我们用下图表示软件静态结构与其对应的网络拓扑图，使用类作为有向网络图中的网络结点，图中共有4个网络结点。
(a)UML类关系协作图 (b)网络拓扑图
图1 静态类图与其网络拓扑图
2 软件系统中的依赖关系
图1描述的软件网络是一个全连通的有向网络图，我们以类为单元抽取软件系统中的网络结点A，B，C，如图2所示，A，B，C之间存在明显的依赖关系，根据图2可以看出，A与C是连通的，C的缺陷可以通过方法f()传递给B的方法d()，C的缺陷不能传递到A，图2这种表示方式不能够对结点的依赖关系进行准确的描述，所以需要找到一个更合适的描述方法对软件结构中网络结点的依赖关系进行真实准确的反映，如果结点B仅仅依赖C中的方法f()，这种关系我们使用加权值来表示，也就是使用加权软件网络来描述各结点的依赖关系[3]。
图2 软件依赖关系示意图
3 加权网络的统计特性及网络结点影响分析
对复杂软件的加权网络模型的研究具有重要意义，本文根据加权网络的统计特性，对结点强度和结点强度分布进行了分析研究，并进一步对结点影响进行了分析，提出了关键结点的概念。
3.1 结点强度及结点影响分析
根据图论中关于有向加权图的概念可以得知，软件网络机构中每个网络结点的度都可以分为入度和出度，在对加权软件网络进行描述时，我们使用结点度ki与结点强度Si这两个参数共同描述。
将结点强度Si定义为 ，其中wij为i到j的权值，Ni为结点i的邻接点集合。
在加权软件网络中，入度表示结点被相邻点的依赖，而出度表示结点对相邻点的依赖，在结点强度中，边的权值是很重要的因素，结点强度综合了入度与出度以及相应边的权值，结点强度又可以分为入点强度和出点强度。
入点强度越大，则此结点对其余与其连通的结点的影响也就越大，随着而来的是结点的缺陷以及缺陷传播到与其连通的结点的概率也变大;出点强度越大，对与其连通的结点的依赖程度也就越大，积累与其连通的结点缺陷的概率也就变大。
3.2 结点强度分布及结点影响分析
复杂软件系统中软件网络的每个结点的结点强度可以构成一个结点强度分布，将其用P(n)表示，P(n)可以描述某一结点强度为n的概率。
对于加权软件网络而言，软件网络各结点间的相互影响以及密切程度可以通过结点强度来表示，强度分步则表示了整个软件依赖关系的复杂度以及结点的强度分布。
通过分析发现，结点强度较小的结点更倾向于连接强度大的结点，这种现象造成了软件结点呈幂律分布的情况，新加入的结点倾向于连接强度较大、最早出现于软件网络中的结点。
3.3 关键结点
我们将那些对软件网络有着较大影响的结点成为关键结点。
关键结点的具体定义是一个结点集合，集合内的结点的出点强度与入点强度均远远高于软件网络中的平均出点和入点强度。
通过对这些结点的研究分析，关键结点与其他结点相比，具有更强的缺陷聚集以及缺陷传播的能力。
软件工程中，如果面对的软件规模较大，功能较为复杂，我们习惯采取分而治之的方法将整个软件进行分解，直至分解到一个个很小的易于实现的模块，通过这种方法来解决复杂度高、规模较大的软件设计。
这样造成的后果是，软件网络结点的路径变得很长，核心功能模块对应的网络结点的出度和入度变大，根据上述的新加入结点连接原则，核心网络结点的度会越来越大，关键结点对整个软件的影响也就越来越大，在软件网络结构中，关键结点具有重要作用。
4 结束语
随着计算机技术的不断发展，软件应经应用到各个领域，软件不断向大规模化、高复杂度的方向发展，所以，软件体系结构对于软件的质量越来越重要[4][5]。
本文介绍了复杂软件系统的软件网络结构，将软件系统中的类抽象为网络结点，对结点强度及结点分布度及结点影响进行了分析，通过对有向网络图中边的一些特性的分析，重点研究了网络结点与结点间的密切程度及影响关系，最后介绍了关键结点的相关内容。
在未来的工作中，关于软件可靠性分析及结构优化等问题有待于进一步研究[6]。
参考文献：
[1]李博，赵海，刘红.大规模软件网络类结点中介度分析[J].东北大学学报(自然科学版)，2010(07)：929-932.
[2]霍岩，杨占坤，赵海.大规模软件网络结点中生代指数解法研究[J].计算机应用于软件，2011(02)：14-16.
[3]李兵，马于涛，刘婧.软件系统的复杂网络研究[J].力学研究，2008(06)：805-813.
[4]韩明畅，李德毅，刘常昱.软件中的网络化特征及其对软件质量的贡献[J].计算机工程与应用，2006(03)：9-10.
[5]马于涛，何克清，李兵.网络化软件的复杂网络特性实证[J].软件学报，2011(03)：381-407.
[6]闫栋，祁国宁.大规模软件系统的无标度特性与演化模型[J].物理学报，2006(08)：3799-3806.
网络化软件的复杂网络特性实证【2】
关键词 网络化软件 复杂性 实证
0引言
计算机和互联网从诞生以来，应用范围一直在迅速扩大。
尤其近些年，随着互联网和计算机的普及，已经渗透到了我们生活的方方面面，逐渐改变并在持续改变着人们的生活方式。
目前，随着万维网和互联网的不断发展，软件的技术变革也在逐渐加快，软件的网络化趋势日益明显，随着网络技术的进步，网络化应用必将会在未来软件发展上占有重要位置。
1网络化软件的的发展
网络化软件作为互联网环境中的复杂软件系统的抽象，是各种不同的网络信息、网络服务、拓扑结构等共同构成的一种动态的面向服务的计算机典型形态之一。
网络化软件更加突出以“用户为中心”的服务理念，让用户可以获得更好的使用体验。
1.1网络化软件的主要特点
随着网络化的不断普及，按需服务和以“用户为中心”的服务理念也越来越被人们重视，整个网络软件的发展看，主要有以下特点：满足个性化和多元化的客户需求是网络软件开发的主要指导方向;在互联网中通过虚拟化的服务来实现开发。
从计算机的发展来看，我国现在正是朝着信息时代快速发展的阶段，计算机软件一定会在这个时期取得重要的发展。
1.2网络软件的发展现状
计算机网络的发展历经了从传统的计算机网络控制到现在的计算机系统控制，随着计算机网络的发展，在人们工作、生活中扮演的地位也是越来越重要。
目前最受到人们重视的是以网络化、共享化和资源化为主的网络技术，网络化系统的开发是目前形成人网互交的重要基础。
2网络软件技术的复杂性分析
网络化软件本身就具有复杂性的特质，这也是计算机软件工程面临的巨大挑战之一。
如何能够更好的管理和控制计算机软件的复杂性并科学的评价软件质量，一直就是我们研究的重要方向。
计算机软件与计算机网络的结合越来越广泛，由于网络的复杂性，导致整个对软件复杂性的评估变的更加困难。
网络软件技术本身处在互联网的'复杂环境之下，如何有效地描述和刻画计算机网络的组织形式，需找寻并发现其中的规律性，是在新时期计算机网络复杂情况下，有效认识计算机软件的基础。
只有通过科学的方法对计算机复杂的人工系统结构特性进行认识，才能有效的控制计算机网络化软件系统的复杂性，进行更好的改进，以及进而创造出更复杂的计算机软件系统。
随着Internet和www的不断发展，彻底改变了传统软件PC的形态，并且在发展的过程中逐渐的融为一体。
网络化软件在强调“按需服务”的同时，展现出了网络化软件在多元素中的核心地位。
广大用户是整个网络系统中的能动性主体，既是系统的受益者和服务者，也是系统的制造者和个性化需求的提出者，“社会化”体现的网络用户在使用过程中的创新价值。
从生态视角的角度去看，网络软件的复杂性主要是基于不断变化的动态网络环境之下，整个网络软件的设计中，除了要考虑使用性能等必要因素外，还需要考虑文化、经济、政策等其他因素。
所以，维持网络化软件的健康要从内部技术因素和外界干扰两个方面入手，是一个不断相互适应改进的变化的过程。
在不同的历史时期，不同的外部环境会造就不同的网络化软件的复杂性，针对环境和需求这两方面的不断变化，网络软件在不断的发展、优化并自身完善。
2005年以后，一些针对于复杂网络理论的软件结构复杂性度量方法并相继提出，可以说是在网络软件复杂性研究的理论上做出的很大的进步，对传统的研究方法做出了深化的研究。
并且随着网络思维的系统化发展，动力学行为研究开辟了一条不同于传统的研究路线。
为网络软件的复杂性研究提供了更多的研究切入点和研究理论，除了对网络软件的复杂性结构进行了研究，还在探索并且建立网络化软件的行为模式、特征与结构的相互作用上，建立起了很多量化的指标研究策略。
因此，建立科学合理的研究度量体系，可以更好的设计和评估网络软件的复杂性，从而更好的确保网络软件的发展。
3结论
计算机从诞生以来，计算机网络的发展就为人类的发展带来了革命性的变化。
计算机软件工程是计算机网络使用的重要工具之一。
从整个网络发展来看，不仅规模巨大，而且各种元素交织在一起，错综复杂。
随着网络化软件的用户不断增多和应用领域的日益广泛，使得网络软件面临着越来越大的考验。
本文着重对网络化软件进行了研究和分析，笔者相信，在不久的将来，我国的网络化软件一定会取得更大的发展和进步。
参考文献
[1] 左开中. 复杂网络与网络化软件系统[J].计算机应用与软件，2013.21(10)：100-103.
[2] 汪北阳. 加权软件网络的建模、分析及其应用[D].武汉大学，2012.32(16)：123-125.
[3] 马于涛，何克清， 李兵，等. 网络化软件的复杂网络特性实证[J].软件学报，2010.41(13)：114-116.
[4] 秦蕾. 网络化软件的复杂网络特性实证[J].黑龙江科技信息，2013.15(13)：20-24.
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