形式概念分析在軟件工程中的應(yīng)用

摘 要：隨著現(xiàn)代軟件工程不斷地發(fā)展，軟件開(kāi)發(fā)的效率更加變得重要。如何高效的開(kāi)發(fā)出滿足不同客戶需求的軟件已經(jīng)成為當(dāng)今軟件開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)局限于傳統(tǒng)的方式，開(kāi)發(fā)工作過(guò)分依賴于文檔，缺乏更加成熟的靈活性[1]。本文通過(guò)描述形式概念分析方法這種新型的設(shè)計(jì)方法，對(duì)形式概念分析方法定義和抽象思路進(jìn)行分析。并將其置于需求分析、軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)和Web環(huán)境下應(yīng)用開(kāi)發(fā)等軟件方面開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段進(jìn)行研究，最終實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)發(fā)的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：形式概念分析；軟件工程；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP311.5

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)代軟件工程開(kāi)發(fā)項(xiàng)目已經(jīng)變得越來(lái)越龐大和復(fù)雜。這樣的項(xiàng)目已經(jīng)不是一個(gè)人可以獨(dú)立開(kāi)發(fā)成功的了，因?yàn)樵陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中需要大量的數(shù)據(jù)庫(kù)、便捷的網(wǎng)絡(luò)傳輸，還需要大量的人才進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)，研究合理的開(kāi)發(fā)技術(shù)和合作方案。在這種情況下，軟件開(kāi)發(fā)的合理技術(shù)就更加變得重要。對(duì)概念分析方法在軟件工程中的地位和作用進(jìn)行分析，提高軟件開(kāi)發(fā)的效率[2]。

形式概念分析，即是指建立在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上，對(duì)組成軟件本體的概念、屬性和關(guān)系等用形式化的語(yǔ)境表達(dá)出來(lái)，然后根據(jù)語(yǔ)境，構(gòu)造出嚴(yán)格的本體概念格，從而清楚的表現(xiàn)出本體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。形式概念分析方法能夠有效的提高軟件的開(kāi)發(fā)效率，改善開(kāi)發(fā)的靈活性。下面就形式概念分析方法在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 形式概念分析

1.1 形式概念分析方法定義。形式概念分析是應(yīng)用數(shù)學(xué)中的一個(gè)分支，是建立在數(shù)學(xué)理論和概念理論之上的。一個(gè)概念就是最大限度的收集對(duì)數(shù)學(xué)概念上的“集合”有幫助的元素，并且運(yùn)用有關(guān)形式概念的分析方法，實(shí)現(xiàn)、構(gòu)造和展示屬性與對(duì)象之間有機(jī)關(guān)系。因此，由于形式概念的這種特性，形式概念分析的方法已經(jīng)運(yùn)用到軟件開(kāi)發(fā)中的眾多環(huán)節(jié)之中。

另外，線路圖是形式概念分析法研究過(guò)程中重要的研究工具，線路圖是概念格的圖形化表示，在線路圖包括語(yǔ)境中對(duì)象和屬性之間的關(guān)系，是語(yǔ)境中的另一種等價(jià)有形的表現(xiàn)形式。在特定的語(yǔ)境中，包含著類的繼承和發(fā)展。通過(guò)查看相關(guān)有形的線路圖，能夠容易的發(fā)現(xiàn)相關(guān)屬性和對(duì)象之間的依賴和關(guān)系。

1.2 形式概念分析的抽象思路。形式概念分析方法是一種數(shù)學(xué)上的分析方法。將這種分析方法運(yùn)用到具體的軟件分析過(guò)程中，在將這種分析方法實(shí)現(xiàn)運(yùn)用的過(guò)程中，需要以下幾個(gè)步驟：首先需要收集相關(guān)的軟件項(xiàng)目，通過(guò)概念構(gòu)造算法實(shí)現(xiàn)整合，形成軟件項(xiàng)目特征集。然后形成概念類，通過(guò)概念分析算法進(jìn)行系統(tǒng)概念格整合，最終形成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)這種分析方法的運(yùn)行過(guò)程，軟件項(xiàng)目特征集的構(gòu)造就是通過(guò)對(duì)軟件需求分析后所實(shí)現(xiàn)的各種功能的一個(gè)系統(tǒng)分析總結(jié)，從具體的案例中抽象出相關(guān)的各種具體特征的集合，同時(shí)，將各種特征集合運(yùn)用形式概念分析方法，從而構(gòu)造出一些新的、具體的、詳細(xì)的概念格式。

2 形式概念分析方法在軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

由于形式概念分析是新興的一種軟件分析方法，形式概念分析在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。下面就形式概念分析在需求分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)和在Web中的應(yīng)用進(jìn)行具體的分析。

2.1 形式概念分析方法在需求分析中的應(yīng)用。需求分析就是指軟件在各種需求中的應(yīng)用分析，即是通過(guò)研究軟件的各種應(yīng)用環(huán)境，收集各種軟件應(yīng)用信息[3]。這種分析方法能夠?qū)崿F(xiàn)軟件在各種實(shí)際應(yīng)用中得心用手，形式概念分析方法中的語(yǔ)境和屬性集概念在需求分析中作用很大。

通過(guò)對(duì)軟件工程中各個(gè)傳統(tǒng)模式所應(yīng)對(duì)的部分工作集和其屬性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，運(yùn)用概念分析的方法得到相應(yīng)的項(xiàng)目特征集合，從而也為相關(guān)軟件的需求分析奠定基礎(chǔ)。

2.2 形式概念分析方法在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是針對(duì)軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的改革，在需求分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理化的組織加以分析設(shè)計(jì)，從而得出設(shè)計(jì)的合理方法[4]。

通過(guò)假設(shè)的方法來(lái)說(shuō)明形式概念分析方法的概念構(gòu)造原理，通過(guò)相關(guān)的分析器計(jì)算分析每個(gè)項(xiàng)目在每一個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中的使用情況。在形式概念分析過(guò)程中最重要的工作就是分析這些變量之間的相關(guān)性，分析各個(gè)項(xiàng)目特征以形成相關(guān)的概念，最終形成系統(tǒng)的概念格[5]。

2.3 形式概念分析方法在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。形式概念分析應(yīng)用在軟件工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段所需要完成的工作主要是構(gòu)造系統(tǒng)的概念格，在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了比較多的著名的概念格構(gòu)造算法，這些算法計(jì)算出了格的所有概念和相關(guān)的層次關(guān)系。分析各個(gè)項(xiàng)目集合之間的關(guān)系是概念分析算法之核心。通過(guò)各個(gè)集合之間的關(guān)系就可以繼而得到相應(yīng)概念之間的關(guān)系，從而得到系統(tǒng)的概念格。相關(guān)專家使用一系列的計(jì)算方式計(jì)算出了概念格的具體數(shù)值范圍。實(shí)現(xiàn)了軟件應(yīng)用范圍的最大化[6]。

2.4 形式概念分析法在Web上的應(yīng)用。一方面，隨著Web應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，Web應(yīng)用的質(zhì)量問(wèn)題也不斷受到人們的關(guān)注。在信息網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的今天，Web的應(yīng)用和構(gòu)造已經(jīng)成為軟件測(cè)試研究的重要內(nèi)容。在Web的構(gòu)建過(guò)程中，存在差異性、分布性、平臺(tái)性等特性。這些特性在Web應(yīng)用軟件發(fā)展過(guò)程中都有著至關(guān)重要的影響，另一方面，由于Web軟件和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一樣一般存在著開(kāi)發(fā)周期短、更新速度快的特點(diǎn)[7]。如何在這種特點(diǎn)的情況下進(jìn)行相關(guān)的調(diào)試和應(yīng)用測(cè)試給當(dāng)代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。但是新興形式概念分析法的應(yīng)用解決了這一難題，形式概念分析方法的應(yīng)用突破了Web網(wǎng)頁(yè)在差異性和分布性上的局限。

另一方面，在傳統(tǒng)的Web應(yīng)用環(huán)境下雖然取得不少的成果，但是與實(shí)際的生活和應(yīng)用需求還有很大的差距。在傳統(tǒng)的自動(dòng)化的測(cè)試中，填充表單問(wèn)題還沒(méi)有得到有效的解決。Web網(wǎng)頁(yè)越來(lái)越融入到人們的生活中，很多人都通過(guò)Web應(yīng)用實(shí)現(xiàn)各種需求，在電子商務(wù)、電子教育和安全性測(cè)試中都會(huì)出現(xiàn)Web應(yīng)用的相關(guān)概念。形式概念分析方法在Web環(huán)境下應(yīng)用下，突破了原有測(cè)試環(huán)境下的局限，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和現(xiàn)代人民生活需求的統(tǒng)一[8]。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上，在介紹過(guò)后形式概念分析方法的基礎(chǔ)上，概念分析方法作為相關(guān)問(wèn)題的基礎(chǔ)性理論，其他具體工程的工作階段都需要相關(guān)的詳細(xì)說(shuō)明。通過(guò)以上的分析和了解，可以看出，在運(yùn)用概念分析方法過(guò)程中還要更好的對(duì)相關(guān)軟件和條件進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)能夠清楚表達(dá)軟件和概念之間關(guān)系的目的。然而，在軟件開(kāi)發(fā)的其他階段，如何更加優(yōu)化合理的運(yùn)用形式概念分析法是今后本課題的主要研究方向[9]。這就需要研究人員和相關(guān)領(lǐng)域的分析人員進(jìn)行系統(tǒng)的分析，將進(jìn)行形式概念分析方法的重要性提上日程。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳杰.計(jì)算機(jī)專業(yè)課程設(shè)計(jì)中的需求分析[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2009（02）：12-14.

[2]劉樹(shù)鵬，李冠宇.基于形式概念分析的本體合并方法[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2011（04）：09-12.

[3]烏弘毅，黃映輝.模糊概念格構(gòu)建的Bordat方法[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2010（10）：15-21.

[4]蔣平.基于Eclipse的概念格構(gòu)建系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2011（04）：01-05.

[5]張?jiān)浦?，徐寶?基于形式概念分析的信息系統(tǒng)建模理論研究[J].現(xiàn)代圖書(shū)情報(bào)技術(shù)，2010（02）：12-15.

[6]丁海昕，陸林生，吳慶波.通用計(jì)算流體力學(xué)軟件框架架構(gòu)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2012（12）：08-11.

[7]紀(jì)彤坤.概念格Chein算法的研究與改進(jìn)[D].華南理工大學(xué)，2012（09）：09-13.

[8]梁冰.基于RCP的FCA原型系統(tǒng)XDCKS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2012（01）：07-13.

[9]金騰輝.基于CUDA的概念格并行建格算法研究[D].西安電子科技大學(xué)，2012（17）：09-17.

作者簡(jiǎn)介：何丹丹（1979.10-），女，內(nèi)蒙古赤峰人，講師，碩士，信息科學(xué)系，主要研究方向：軟件工程、計(jì)算幾何。

作者單位：大連科技學(xué)院，遼寧大連 116052