大规模软件的静态结构复杂性分析工具及度量方法

摘要

传统的软件度量方法已经提供了很多评价和控制软件质量的手段，但是随着软件规模的逐渐增大，软件复杂性的不断提高，软件各组成部分之间的相互作用使得软件系统在部分之和以外又产生了作为整体而具备的新特点，这些特点就蕴藏在软件的结构之中。软件的结构复杂性成为了软件质量的主要影响因素。在软件体系结构方面，软件的结构已经出现了多种层次、不同粒度、多种集成方式的组织方法。但是目前还没有有效的度量方法对软件结构中蕴含的复杂性进行量化研究。 针对上述问题，为了能够度量软件结构中蕴含的特性与规律，进而控制现代软件的质量问题，本文结合新兴的复杂网络理论知识，将软件看作是由模块和模块之间的关系组成的一种特殊的网络结构，进而可以将软件的结构组织通过网络拓扑特征来进行量化描述。本文实现了一种软件静态结构网络化特征分析工具，将软件静态结构抽取为网络拓扑，利用网络拓扑特征对软件结构进行量化描述和计算分析。通过总结软件结构的具体特性及其展现的网络拓扑特征值之间的关系，构造了一种软件静态结构的测度集，并对其进行验证实验。 该测度集的度量值与实际系统的特性相吻合，度量正确有效，可以作为对现有软件度量方法的一个补充。此外，对软件结构的网络化描述和研究方法也在软件的容错性与鲁棒性控制、软件的迭代开发与重构、软件的测试与估计预测等方面有重要的现实意义与应用前景。

目录

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第一章绪论

1.1软件复杂性问题和软件度量的新挑战

1.1.1软件和软件复杂性问题

1.1.2软件度量学和复杂性管理

1.1.3现代软件的新特性和度量要求

1.2大规模软件静态结构复杂性的度量研究

1.2.1 Internet复杂性的研究与发展

1.2.2软件结构和复杂网络

1.2.3本文的研究内容和方法

1.2.4本文研究的现实意义

1.3本文组织结构

第二章软件静态结构的网络化表示

2.1软件静态结构网络拓扑

2.1.1网络和复杂网络

2.1.2软件静态结构

2.1.3静态结构中的个体和关系

2.1.4软件静态结构网络拓扑

2.2软件静态结构网络拓扑中的特征量

2.2.1度和度分布

2.2.2聚集系数

2.2.3平均路径长度

2.2.4核数和介数

2.3网络拓扑基本模型及性质

2.3.1网络拓扑模型与软件静态结构的网络化

2.3.2规则网络

2.3.3随机网络

2.3.4小世界网络和无尺度网络

2.3.5软件静态结构与网络模型

2.4小结

第三章软件静态结构的网络化分析工具

3.1基于复杂网络理论的软件结构分析工具

3.1.1简介

3.1.2系统需求描述

3.2软件静态结构的网络化分析工具的设计

3.2.1系统整体设计

3.2.2系统的数据设计

3.3软件静态结构的网络化分析工具的实现

3.3.1源代码解析模块的实现

3.3.2网络化表示模块的实现

3.3.3网络拓扑可视化模块

3.3.4数据统计模块

3.4小结

第四章软件静态结构网络拓扑特征实验分析

4.1软件静态结构网络拓扑特征度量

4.1.1实验对象的选取

4.1.2实验度量结果

4.1.3软件静态结构拓扑可视化

4.2软件静态结构拓扑的度分布分析

4.2.1度分布

4.2.2出入度分布

4.3软件静态结构拓扑的度相关性分析

4.3.1节点的度分布相关性

4.3.2边的度分布相关性

4.4软件结构拓扑的层次性分析

4.4.1簇度相关性

4.4.2核数分析

4.4.3介数分析

4.4.4局部模块的全局影响

4.5 小结

第五章一种软件结构测度集及其应用实证

5.1基于拓扑特征的软件结构测度集

5.1.1测度模型

5.1.2测度属性

5.2 Wemux水电运行仿真系统测度的实证研究

5.2.1 Wemux水电运行仿真系统

5.2.2对Wemux的测度研究

5.3 小结

第六章总结与展望

6.1本文的贡献

6.2未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要工作和发表论文